KR20190057371A - Beam scanning device, pattern drawing device and method for checking accuracy of pattern drawing device - Google Patents
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Abstract
노광 장치(EX)는, 회전축(AXp)의 둘레로 회전하는 폴리곤 미러(PM)의 복수의 반사면(RP) 각각에 가공용의 빔(LBn)을 투사하고, 복수의 반사면(RP) 각각에서 반사된 가공용의 빔(LBn)을, fθ 렌즈계(FT)를 거쳐 기판(P) 상에서 주사하는 것이다. 이 노광 장치(EX)는, 폴리곤 미러(PM)의 복수의 반사면(RP) 각각이 소정의 규정 각도로 될 때마다 원점 신호(SZn)를 발생하는 원점 센서와, 복수의 반사면(RP) 각각에 대응하여 발생하는 원점 신호(SZn)의 시간적인 간격의 편차량에 대응한 보정값에 의해서 보정한 보정 원점 신호(SZn')를 생성하는 보정부를 구비한다.The exposure apparatus EX projects a working beam LBn onto each of a plurality of reflecting surfaces RP of a polygon mirror PM rotating around a rotating axis AXp and applies a beam LBn to each of the plurality of reflecting surfaces RP And the reflected beam LBn for processing is scanned on the substrate P via the f? Lens system FT. The exposure apparatus EX includes an origin sensor for generating an origin signal SZn each time a plurality of reflective surfaces RP of the polygon mirror PM are set to predetermined prescribed angles, And a correction unit that generates a correction origin signal SZn 'that is corrected by a correction value corresponding to the deviation amount of the time interval of the origin signal SZn generated corresponding to each of them.
Description
본 발명은, 대상물의 피조사면 상에 조사되는 빔의 스폿(spot) 광을 주사하는 빔 주사 장치, 그러한 빔 주사 장치를 이용하여 소정의 패턴을 묘화 노광하는 패턴 묘화 장치 및 패턴 묘화 장치의 정밀도 검사 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a beam scanning device for scanning spot light of a beam to be irradiated onto a surface to be irradiated of an object, a pattern writing device for drawing and exposing a predetermined pattern using such a beam scanning device, ≪ / RTI >
종래, 레이저 빔의 스폿 광을 피조사체(가공 대상물)에 투사하고, 또한, 스폿 광을 주사 미러(폴리곤 미러)에 의해서 1차원 방향으로 주(主)주사하면서, 피조사체를 주주사 방향과 직교한 부(副)주사 방향으로 이동시켜, 피조사체 상에 소망하는 패턴이나 화상(문자, 도형 등)을 형성하기 위해서, 예를 들면, 하기에 나타내는 일본 특허공개 제2005-262260호 공보와 같은 레이저 가공 장치(광 주사 장치)를 이용하는 것이 알려져 있다.2. Description of the Related Art Conventionally, a technique has been proposed in which a spot beam of a laser beam is projected onto a workpiece (an object to be processed), and spot light is scanned in a one-dimensional direction by a scanning mirror (polygon mirror) In order to form a desired pattern or image (letter, figure or the like) on the article to be formed by moving in the sub scanning direction, for example, a laser process such as the one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-262260 It is known to use an apparatus (optical scanning apparatus).
일본 특허공개 제2005-262260호 공보에는, 발진기(1)로부터의 레이저광을 반사시켜 피가공물에 조사되는 레이저광의 피가공물 상에서의 조사 위치를 Y방향(부주사 방향)으로 보정하는 갈바노 미러와, 갈바노 미러에서 반사된 레이저광을 반사하여 피가공물 상에서 X방향(주주사 방향)으로 주사하는 폴리곤 미러와, 갈바노 미러에서 반사된 레이저광을 피가공물 상에 집광하는 fθ렌즈와, 레이저광이 fθ렌즈를 통과할 때에 발생하는 왜곡 수차에 대응하여, 레이저광의 피가공물 상에서의 Y방향의 조사 위치 오차를 보정하도록 갈바노 미러의 반사 각도를 제어함과 아울러, 레이저광의 피가공물 상에서의 X방향의 조사 위치 오차를 보정하도록 발진기에 의한 레이저광의 펄스 발진 간격을 제어하는 제어부를 마련하는 것이 개시되어 있다.또한 일본 특허공개 제2005-262260호 공보의 도 8에는, 폴리곤 미러의 각 반사면의 단부를 폴리곤 미러의 회전 중에 검출하기 위한 검출 레이저광을 출사하는 레이저 광원과, 폴리곤 미러의 각 반사면의 단부에서 반사한 검출 레이저광의 반사광을 수광하여 단부 검출 신호를 생성하는 디텍터를 마련하고, 단부 검출 신호에 근거하여 발진기에 있어서의 펄스 발진의 타이밍을 일본 특허공개 제2005-262260호 공보의 도 9에 도시되어 있는 것과 같이 제어하는 구성이 개시되어 있다. 일본 특허공개 제2005-262260호 공보와 같은 폴리곤 미러를 사용한 레이저 가공 장치(빔 주사 장치)에서는, 폴리곤 미러의 회전을 고속으로 할수록, 피가공물의 가공 처리 시간을 단축할 수 있어 생산성을 높일 수 있다. 그렇지만, 폴리곤 미러의 회전을 고속으로 할수록, 주주사 방향에 관한 가공 위치의 편차가 눈에 띄게 되는 경우가 있다.Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-262260 discloses a galvanometer mirror that reflects a laser beam from an
본 발명의 제1 양태는, 회전축의 둘레로 회전하는 회전 다면경의 복수의 반사면 각각에 가공용 빔을 투사하고, 상기 복수의 반사면 각각에서 반사된 상기 가공용 빔을, 주사용 광학계를 거쳐 피조사체 상에서 주사하는 빔 주사 장치로서, 상기 회전 다면경의 상기 복수의 반사면 각각이 소정의 규정 각도로 될 때마다 원점 신호를 발생하는 원점 검출부와, 상기 복수의 반사면 각각에 대응하여 발생하는 상기 원점 신호의 시간적인 간격의 편차량에 따른 보정값에 의해서 보정한 보정 원점 신호를 생성하는 보정부를 구비한다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a projection optical system for projecting a working beam onto each of a plurality of reflecting surfaces of a rotating polygonal mirror rotating around a rotating shaft, and for reflecting the working beam reflected by each of the plurality of reflecting surfaces, An origin detecting section for generating an origin signal each time each of the plurality of reflecting surfaces of the rotary polygonal mirror reaches a predetermined prescribed angle; and an origin detecting section for detecting an origin signal corresponding to each of the plurality of reflecting surfaces, And a correction unit for generating a correction origin signal corrected by a correction value according to the deviation amount of the time interval of the correction origin signal.
본 발명의 제2 양태는, 회전축의 둘레로 회전하는 회전 다면경의 복수의 반사면 각각에 묘화용 빔을 투사하고, 상기 복수의 반사면 각각에서 반사된 상기 묘화용 빔을, 주사용 광학계를 거쳐 피조사체 상에서 주사하는 것에 의해, 상기 피조사체에 패턴을 묘화하는 패턴 묘화 장치로서, 상기 회전 다면경의 상기 복수의 반사면 각각이 소정의 규정 각도로 될 때마다 원점 신호를 발생하는 원점 검출부와, 상기 원점 신호의 발생으로부터 소정의 지연 시간 후를, 상기 묘화용 빔에 의한 패턴 묘화의 개시 시점으로서 설정하는 묘화 제어부와, 상기 복수의 반사면 각각이 상기 규정 각도로 되는 시간적인 간격의 편차에 따른 보정값에 의해서, 상기 묘화 제어부에서 설정되는 상기 지연 시간을, 상기 복수의 반사면마다 보정하는 보정부를 구비한다.A second aspect of the present invention is a projection exposure apparatus for projecting a drawing beam onto each of a plurality of reflective surfaces of a rotary polygonal mirror rotated around a rotation axis and irradiating the imaging beam reflected by each of the plurality of reflective surfaces, An origin detecting section for generating an origin signal every time each of the plurality of reflection surfaces of the rotary polygonal mirror reaches a predetermined specified angle; A drawing control unit for setting a time point after a predetermined delay time from the generation of the origin signal as a start point of patterning by the imaging beam; And a correction unit that corrects the delay time set by the rendering control unit for each of the plurality of reflection planes.
본 발명의 제3 양태는, 회전축의 둘레로 회전하는 회전 다면경의 복수의 반사면 각각에 묘화용 빔을 투사하고, 상기 복수의 반사면 각각에서 반사된 상기 묘화용 빔을, 주사용 광학계를 거쳐 지지 부재에 지지된 기판 상에서 주사하는 것에 의해, 상기 기판에 패턴을 묘화하는 패턴 묘화 장치로서, 상기 회전 다면경의 상기 복수의 반사면 각각이 소정의 규정 각도로 될 때마다 원점 신호를 발생하는 원점 검출부와, 상기 원점 신호의 발생으로부터 소정의 지연 시간 후를, 상기 묘화용 빔에 의한 패턴 묘화의 개시 시점으로서 설정하는 묘화 제어부와, 상기 복수의 반사면 각각이 상기 규정 각도로 되는 시간적인 간격의 편차에 따른 보정값에 의해서, 상기 묘화 제어부에서 설정되는 상기 지연 시간을, 상기 복수의 반사면마다 보정하는 보정부와, 상기 지지 부재 또는 상기 기판에 형성된 기준 패턴을 상기 묘화용 빔에 의해 주사했을 때에 상기 기준 패턴으로부터 생기는 반사광의 발생 시점과, 상기 원점 신호의 발생 시점과의 사이의 시간을 계측하는 것에 의해서 상기 편차에 따른 보정값을 구하는 계측부를 구비한다.According to a third aspect of the present invention, there is provided a projection exposure apparatus for projecting a drawing beam onto each of a plurality of reflective surfaces of a rotary polygonal mirror rotating around a rotation axis, and for projecting the imaging beam reflected by each of the plurality of reflective surfaces A pattern writing apparatus for drawing a pattern on a substrate by scanning on a substrate supported by a support member, the pattern writing apparatus comprising: an origin detecting section for generating an origin signal each time each of the plurality of reflection surfaces of the rotary polygonal mirror becomes a predetermined prescribed angle; A drawing control section for setting a time point after a predetermined delay time from the generation of the origin signal as a start point of pattern drawing by the imaging beam; A correction unit that corrects the delay time set by the drawing control unit for each of the plurality of reflection planes by a correction value according to By measuring the time between the generation timing of the reflected light generated from the reference pattern and the generation timing of the origin signal when the reference pattern formed on the substrate or the substrate is scanned by the imaging beam, And a measurement unit for obtaining a value.
본 발명의 제4 양태는, 회전축의 둘레로 회전하는 회전 다면경의 복수의 반사면 각각에 묘화용 빔을 투사하고, 상기 복수의 반사면 각각에서 반사된 상기 묘화용 빔을, 주사용 광학계를 거쳐 지지 부재에 지지된 기판 상에서 주사하는 것에 의해, 상기 기판에 패턴을 묘화하는 패턴 묘화 장치로서, 상기 회전 다면경의 상기 복수의 반사면 각각이 소정의 규정 각도로 될 때마다 원점 신호를 발생하는 원점 검출부와, 상기 원점 신호의 발생으로부터 소정의 지연 시간 후를, 상기 묘화용 빔에 의한 패턴 묘화의 개시 시점으로서 설정하는 묘화 제어부와, 상기 복수의 반사면 각각이 상기 규정 각도로 되는 시간적인 간격의 편차에 따른 보정값에 의해서, 상기 묘화 제어부에서 설정되는 상기 지연 시간을, 상기 복수의 반사면마다 보정하는 보정부와, 상기 지지 부재의 지지면의 일부에 마련된 광전 변환 소자를 가지며, 상기 광전 변환 소자가 상기 묘화용 빔에 의해 주사되었을 때에 얻어지는 광전 신호의 발생 시점과, 상기 원점 신호의 발생 시점과의 사이의 시간을 계측하는 것에 의해서 상기 편차에 따른 보정값을 구하는 계측부를 구비한다.In a fourth aspect of the present invention, there is provided a projection exposure apparatus for projecting a drawing beam onto each of a plurality of reflecting surfaces of a rotating polygonal mirror rotating around a rotation axis, for reflecting the imaging beam reflected from each of the plurality of reflecting surfaces, A pattern writing apparatus for drawing a pattern on a substrate by scanning on a substrate supported by a support member, the pattern writing apparatus comprising: an origin detecting section for generating an origin signal each time each of the plurality of reflection surfaces of the rotary polygonal mirror becomes a predetermined prescribed angle; A drawing control section for setting a time point after a predetermined delay time from the generation of the origin signal as a start point of pattern drawing by the imaging beam; A correction unit that corrects the delay time set by the drawing control unit for each of the plurality of reflection planes by a correction value according to Measuring a time between a generation time point of a photoelectric signal obtained when the photoelectric conversion element is scanned by the imaging beam and a generation time point of the origin signal, the photoelectric conversion element provided on a part of the support surface of the member And obtaining a correction value according to the deviation.
본 발명의 제5 양태는, 회전축의 둘레로 회전하는 회전 다면경의 복수의 반사면 각각에 묘화용 빔을 투사하고, 상기 복수의 반사면 각각에서 반사된 상기 묘화용 빔을, 주사용 광학계를 거쳐 지지 부재에 지지된 기판 상에서 스폿 광에 집광하여 주주사 방향으로 주사하는 패턴 묘화 장치의 정밀도를 검사하는 방법으로서, 상기 회전 다면경의 상기 복수의 반사면 각각이 소정의 규정 각도로 될 때마다 원점 검출부로부터 발생하는 원점 신호 중, 상기 회전 다면경의 특정의 반사면이 상기 규정 각도로 되었을 때에 발생하는 특정의 원점 신호에 응답하여, 상기 특정의 반사면에 의한 상기 스폿 광의 주주사 방향의 주사에 의해 검사용 패턴의 묘화를 행하도록 설정하는 단계와, 상기 회전 다면경의 회전에 의해서 반복 발생하는 상기 특정의 원점 신호의 간격 시간의 동안에, 상기 기판을 상기 스폿 광의 사이즈보다도 작은 거리만큼 상기 주주사 방향과 교차한 부주사 방향으로 이동시키면서 상기 검사용 패턴을 묘화하는 단계와, 상기 회전 다면경의 상기 특정의 반사면을 다르게 하여, 상기 설정하는 단계와 상기 묘화하는 단계를 반복하는 단계와, 상기 기판에 묘화된 상기 검사용 패턴의 형상, 또는 상기 주주사 방향의 배치의 편차를 계측하여 상기 원점 신호의 정밀도를 검사하는 단계를 포함한다.According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a projection exposure apparatus for projecting a drawing beam onto each of a plurality of reflection surfaces of a rotary polygonal mirror rotating around a rotation axis, and for projecting the imaging beam reflected by each of the plurality of reflection surfaces A method for inspecting the accuracy of a pattern writing apparatus that focuses a spot light on a substrate supported by a support member and scans in a main scanning direction, the method comprising the steps of: detecting, from each of the plurality of reflection surfaces of the rotary polygonal mirror, Scanning direction of the spot light by the specific reflecting surface in response to a specific origin signal generated when a specific reflecting surface of the rotary polygonal mirror reaches the specified angle among the generated origin signal, Of the origin of the specific origin signal repeatedly generated by the rotation of the rotary polygon mirror Scanning the inspection pattern while moving the substrate in a sub scanning direction intersecting the main scanning direction by a distance smaller than the size of the spot light for a predetermined period of time; A step of repeating the setting step and the drawing step and measuring the accuracy of the origin signal by measuring the shape of the inspection pattern drawn on the substrate or the deviation of the arrangement in the main scanning direction do.
도 1은 제1 실시 형태의 기판에 노광 처리를 실시하는 노광 장치의 개략 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는도 1에 나타내는 묘화 유닛의 구체적인 구성도이다.
도 3은도 2에 나타내는 묘화 유닛 내에서의 폴리곤 미러, fθ 렌즈계 및 원점 센서를 구성하는 빔 수광계 등의 배치를 XY면 내에서 본 도면이다.
도 4는 도 2, 도 3에 나타낸 빔 송광계와 빔 수광계와의 배치를 간략화하여 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3 또는 도 4에 나타낸 광전 변환 소자의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 광원 장치로부터의 빔을 6개의 묘화 유닛 중 어느 1개에 선택적으로 배분하기 위한 선택용 광학 소자를 포함하는 빔 전환부의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 선택용 광학 소자 및 입사 미러 주위의 구체적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 3 또는 도 4에 나타낸 8면의 폴리곤 미러의 평면도이다.
도 9는 원점 신호의 발생 타이밍의 재현성(편차)을 계측하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 10은 폴리곤 미러의 속도 변동에 의한 시간 오차분을 예상하는 방법을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 소정의 조건하에서, 도 9와 같은 방법으로 폴리곤 미러의 반사면 각각에 대응하여 발생하는 원점 신호의 재현성을 실측한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12은 도 11과는 다른 조건하에서, 도 9와 같은 방법으로 폴리곤 미러의 반사면 각각에 대응하여 발생하는 원점 신호의 재현성을 실측한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 13은 주주사 방향으로 5화소분의 연속한 패턴을, 1화소당 2펄스분의 스폿 광을, 스폿 사이즈의 1/2로 주주사 방향과 부주사 방향으로 중첩시켜 묘화하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 14는 도 12의 실측예에 의한 특성의 그래프를 모식적으로 나타낸 그래프이다.
도 15는 원점 신호를 보정한 원점 신호(보정 원점 신호)의 생성의 상태를 설명하는 타임 차트이다.
도 16은 도 15와 같이, 광전 변환 소자로부터의 원점 신호를 입력하여 보정된 원점 신호(보정 원점 신호)를 생성하는 보정 회로(보정부)의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 17은 변형예 2에 의한 원점 센서의 구성을 나타내는 도면이다.
도 18은 회전 드럼의 외주면에 형성된 라인&스페이스 모양의 기준 패턴을, 스폿 광으로 주사했을 때에 광 검출기로부터 발생하는 광전 신호의 파형의 일례를 나타내는 도면이다.
도 19는 광 검출기로부터의 신호의 파형을 디지털 샘플링하는 회로 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 20는 도 19의 회로 구성을 이용하여, 보정 원점 신호 또는 원점 신호의 원점 시각의 발생 타이밍의 편차를 계측하는 일례를 나타내는 타임 차트이다.
도 21은 제3 실시 형태에 의한 보정 원점 신호(혹은, 보정전의 원점 신호)의 정밀도를 검정하기 위한 테스트 노광의 방법을 설명하는 도면이다.
도 22는 회전 드럼의 외주면 중 중심축이 연장하는 방향의 단부에, 둘레 방향으로 연속한 선 모양의 기준 패턴을 마련한 도면이다.
도 23는 제4 실시 형태에 의한 회전 드럼(DR)의 부분 단면을 나타내는 도면이다.1 is a perspective view showing a schematic structure of an exposure apparatus for performing exposure processing on a substrate of the first embodiment.
Fig. 2 is a specific configuration diagram of the imaging unit shown in Fig.
Fig. 3 is a diagram showing an arrangement of a polygon mirror, an f? Lens system and a beam receiving system constituting the origin sensor in the imaging unit shown in Fig. 2 in the XY plane.
Fig. 4 is a view showing the arrangement of the beam transmitting system and the beam receiving system shown in Figs. 2 and 3 in a simplified manner.
Fig. 5 is a diagram showing a detailed structure of the photoelectric conversion element shown in Fig. 3 or Fig.
6 is a diagram showing a schematic configuration of a beam switching unit including a selection optical element for selectively distributing a beam from a light source device to one of six imaging units.
7 is a diagram showing a specific configuration around the optical element for selection and the incident mirror.
8 is a plan view of a polygon mirror of eight sides shown in Fig. 3 or Fig.
9 is a view for explaining a method of measuring the reproducibility (deviation) of the generation timing of the origin signal.
10 is a diagram schematically showing a method of predicting a time error due to a velocity fluctuation of a polygon mirror.
11 is a graph showing the results of measurement of the reproducibility of the origin signal generated corresponding to each of the reflection surfaces of the polygon mirror in the same manner as in Fig. 9 under predetermined conditions.
12 is a graph showing the results of measurement of the reproducibility of the origin signal generated corresponding to each of the reflection surfaces of the polygon mirror in the same manner as in Fig. 9 under the conditions different from those in Fig.
13 is a diagram showing a state in which a continuous pattern of five pixels in the main scanning direction is superimposed by superimposing the spot light for two pulses per pixel in the main scanning direction and the sub scanning direction at 1/2 of the spot size.
14 is a graph schematically showing a characteristic graph according to the actual example of Fig.
15 is a time chart for explaining the state of generation of the origin signal (correction origin signal) obtained by correcting the origin signal.
16 is a diagram showing an example of the configuration of a correction circuit (correction section) for generating a corrected origin signal (correction origin signal) by inputting the origin signal from the photoelectric conversion element, as shown in Fig.
17 is a diagram showing the configuration of the origin sensor according to the second modification.
18 is a diagram showing an example of a waveform of a photoelectric signal generated from a photodetector when a reference pattern in the form of a line and space formed on the outer circumferential surface of the rotary drum is scanned with spot light.
19 is a diagram showing an example of a circuit configuration for digitally sampling the waveform of a signal from the photodetector.
Fig. 20 is a time chart showing an example of measuring the deviation of the origin timing of the correction origin signal or the origin signal using the circuit configuration of Fig. 19; Fig.
21 is a diagram for explaining a method of test exposure for checking the accuracy of the correction origin signal (or the origin signal before correction) according to the third embodiment.
22 is a view showing a reference pattern in the form of a line continuous in the circumferential direction on the end portion of the outer circumferential surface of the rotary drum in the direction in which the central axis extends.
Fig. 23 is a partial sectional view of the rotary drum DR according to the fourth embodiment. Fig.
본 발명의 양태에 관한 빔 주사 장치, 패턴 묘화 장치 및 패턴 묘화 장치의 정밀도 검사 방법에 대해서, 적합한 실시 형태를 들어 첨부의 도면을 참조하면서 이하, 상세하게 설명한다. 또한 본 발명의 양태는, 이들 실시 형태로 한정되지 않고, 다양한 변경 또는 개량을 가한 것도 포함된다. 즉, 이하에 기재된 구성요소에는, 당업자가 용이하게 생각할 수 있는 것, 실질적으로 동일한 것이 포함되며, 이하에 기재된 구성요소는 적절히 조합하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성요소의 여러 가지의 생략, 치환 또는 변경을 행할 수 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a beam scanning apparatus, a pattern writing apparatus, and a pattern drawing apparatus according to an aspect of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Further, aspects of the present invention are not limited to these embodiments, and various modifications or improvements may be added. In other words, the constituent elements described below include those that can be easily devised by those skilled in the art, and substantially the same elements can be appropriately combined. In addition, various omissions, substitutions or modifications of the constituent elements can be made without departing from the gist of the present invention.
[제1 실시 형태][First Embodiment]
도 1은, 제1 실시 형태의 기판(피조사체)(P)에 노광 처리를 실시하는 노광 장치(패턴 묘화 장치)(EX)의 개략 구성을 나타내는 사시도이다. 또한 이하의 설명에 있어서는, 특별한 언급이 없는 한, 중력 방향을 Z방향으로 하는 XYZ 직교 좌표계를 설정하고, 도면에 나타내는 화살표에 따라서, X방향, Y방향, 및 Z방향을 설명한다.1 is a perspective view showing a schematic structure of an exposure apparatus (patterning device) EX for performing exposure processing on a substrate (object to be irradiated) P of the first embodiment. In the following description, unless otherwise specified, an XYZ orthogonal coordinate system in which the gravity direction is the Z direction is set, and the X direction, the Y direction, and the Z direction are described along the arrows in the drawing.
노광 장치(EX)는, 기판(P)에 소정의 처리(노광 처리 등)를 실시하여, 전자 디바이스를 제조하는 디바이스 제조 시스템에서 사용되는 기판 처리 장치이다. 디바이스 제조 시스템은, 예를 들면, 전자 디바이스로서의 플렉서블·디스플레이, 필름 모양의 터치 패널, 액정 표시 패널용의 필름 모양의 칼라 필터, 플렉서블 배선 또는 플렉서블·센서 등을 제조하는 제조 라인이 구축된 제조 시스템이다. 이하, 전자 디바이스로서 플렉서블·디스플레이를 전제로 하여 설명한다. 플렉서블·디스플레이로서는, 예를 들면, 유기 EL 디스플레이, 액정 디스플레이 등이 있다. 디바이스 제조 시스템은, 플렉서블(가요성)의 시트 모양의 기판(시트 기판)(P)를 롤 모양으로 감은 도시하지 않는 공급 롤로부터 기판(P)이 송출되고, 송출된 기판(P)에 대해서 각종 처리를 연속적으로 실시한 후, 각종 처리 후의 기판(P)을 도시하지 않는 회수 롤로 권취하는, 이른바, 롤·투·롤(Roll To Roll) 방식의 생산 방식을 가진다. 그 때문에, 각종 처리 후의 기판(P)은, 복수의 디바이스(표시 패널)가 기판(P)의 반송 방향으로 늘어선 상태로 배열되는 다면취(多面取)용의 기판으로 되어 있다. 공급 롤로부터 공급된 기판(P)은, 차례로, 전(前) 공정의 프로세스 장치, 노광 장치(EX) 및 후(後) 공정의 프로세스 장치를 통과하여 각종 처리가 실시되며, 회수 롤에 의해 권취된다. 기판(P)은, 기판(P)의 이동 방향(반송 방향)이 긴 길이 방향(장척(長尺) 방향)이 되고, 폭 방향이 짧은 길이 방향(단척(短尺) 방향)이 되는 띠모양의 형상을 가진다.The exposure apparatus EX is a substrate processing apparatus used in a device manufacturing system for producing an electronic device by subjecting the substrate P to predetermined processing (such as exposure processing). The device manufacturing system includes, for example, a manufacturing system in which a manufacturing line for manufacturing a flexible display as an electronic device, a film-shaped touch panel, a film-like color filter for a liquid crystal display panel, a flexible wiring, to be. Hereinafter, a flexible display is assumed as an electronic device. Examples of the flexible display include an organic EL display, a liquid crystal display, and the like. The device manufacturing system is a system in which a substrate P is fed out from a feeding roll (not shown) in which a flexible (flexible) sheet-like substrate (sheet substrate) P is wound in a roll shape, Called roll-to-roll production system in which the substrate P after the various processes is wound up with a recovery roll (not shown). Therefore, the substrate P after the various processes is a substrate for multi-surface mounting in which a plurality of devices (display panels) are arranged in a state of being aligned in the transport direction of the substrate P. The substrate P supplied from the supply roll is sequentially subjected to various processes through the process apparatus of the previous process, the exposure apparatus EX and the process apparatus of the post-process, do. The substrate P has a band-like shape in which the moving direction (conveying direction) of the substrate P is long (long), and the width direction is short (long) Shape.
기판(P)은, 예를 들면, 수지 필름, 혹은, 스테인레스강 등의 금속 또는 합금으로 이루어지는 박(포일) 등이 이용된다. 수지 필름의 재질로서는, 예를 들면, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리에스테르 수지, 에틸렌 비닐 공중합체 수지, 폴리염화비닐 수지, 셀룰로오스 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리카보네이트(polycarbonate) 수지, 폴리스티렌 수지 및 아세트산 비닐 수지 중, 적어도 1개 이상을 포함한 것을 이용하여도 된다. 또한, 기판(P)의 두께나 강성(영률(Young's modulus))은, 디바이스 제조 시스템이나 노광 장치(EX)의 반송로를 통과할 때에, 기판(P)에 좌굴에 의한 접힌 자국이나 비가역적인 주름이 생기지 않는 범위이면 된다. 기판(P)의 모재로서 두께가 25㎛ ~ 200㎛ 정도의 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트)나 PEN(폴리에틸렌 나프타레이트) 등의 필름은, 적합한 시트 기판의 전형이다.As the substrate P, for example, a resin film, a foil made of a metal such as stainless steel or an alloy, or the like is used. Examples of the material of the resin film include polyethylene resin, polypropylene resin, polyester resin, ethylene vinyl copolymer resin, polyvinyl chloride resin, cellulose resin, polyamide resin, polyimide resin, polycarbonate resin, Polystyrene resin, and vinyl acetate resin may be used. The thickness or rigidity (Young's modulus) of the substrate P is set such that when the substrate P passes through the transport path of the device manufacturing system or the exposure apparatus EX, the substrate P is folded by buckling or irreversible wrinkles It may be in a range that does not occur. Films such as PET (polyethylene terephthalate) and PEN (polyethylene naphthalate) having a thickness of about 25 mu m to 200 mu m as the base material of the substrate P are typical examples of suitable sheet substrates.
기판(P)은, 디바이스 제조 시스템 내에서 실시되는 각 처리에 있어서 열을 받는 경우가 있기 때문에, 열팽창 계수가 현저하게 크지 않은 재질의 기판(P)을 선정하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 무기 필러를 수지 필름에 혼합하는 것에 의해서 열팽창 계수를 억제할 수 있다. 무기 필러는, 예를 들면, 산화 티탄, 산화 아연, 알루미나, 또는 산화 규소 등이라도 된다. 또한, 기판(P)은, 플로트법 등으로 제조된 두께 100㎛ 정도의 극박(極薄) 유리의 단층체라도 되고, 이 극박 유리에 상기의 수지 필름, 박 등을 접합시킨 적층체라도 된다.Since the substrate P is sometimes subjected to heat in each process performed in the device manufacturing system, it is preferable to select the substrate P having a material with a remarkably small thermal expansion coefficient. For example, the thermal expansion coefficient can be suppressed by mixing the inorganic filler with the resin film. The inorganic filler may be, for example, titanium oxide, zinc oxide, alumina, silicon oxide, or the like. Further, the substrate P may be a single-layered body made of a very thin glass having a thickness of about 100 占 퐉 manufactured by a float method or the like, and may be a laminate obtained by bonding the resin film, foil or the like to the ultra-violet glass.
그런데, 기판(P)의 가요성(flexibility)이란, 기판(P)에 자중 정도의 힘을 가해도 전단하거나 파단하거나 하지는 않고, 그 기판(P)을 휘게 하는 것이 가능한 성질을 말한다. 또한, 자중 정도의 힘에 의해서 굴곡하는 성질도 가요성에 포함된다. 또한, 기판(P)의 재질, 크기, 두께, 기판(P) 상에 성막되는 층 구조, 온도, 또는 습도 등의 환경 등에 따라서, 가요성의 정도는 변화한다. 어쨌든, 디바이스 제조 시스템(노광 장치(EX)) 내의 반송로에 마련되는 각종의 반송용 롤러, 회전 드럼 등의 반송 방향 전환용 부재에 기판(P)을 올바르게 감았을 경우에, 좌굴되어 접힌 자국이 생기거나, 파손(깨짐이나 균열이 발생)되거나 하지 않고, 기판(P)을 매끄럽게 반송할 수 있으면, 가요성의 범위라고 할 수 있다.By the way, the flexibility of the substrate P means a property that the substrate P can be warped without applying shearing force or breaking force to the substrate P even when a force of about its own weight is applied. Also, the property of bending by the force of the degree of self weight is included in the flexibility. The degree of flexibility varies depending on the material, size and thickness of the substrate P, the layer structure formed on the substrate P, the environment such as temperature or humidity, and the like. In any case, when the substrate P is correctly wound on the conveying direction switching member such as various conveying rollers, rotary drums, and the like provided in the conveying path in the device manufacturing system (exposure apparatus EX), the buckling and folding marks If the substrate P can be smoothly transported without causing breakage (breakage or cracking), it can be said to be within the range of flexibility.
전(前) 공정의 프로세스 장치(단일의 처리부 또는 복수의 처리부를 포함함)는, 공급 롤로부터 공급되어 온 기판(P)을 노광 장치(EX)를 향해서 소정의 속도로 장척 방향을 따라서 반송하면서, 노광 장치(EX)로 공급되는 기판(P)에 대해서 전(前) 공정의 처리를 실시한다. 이 전(前) 공정의 처리에 의해, 노광 장치(EX)로 공급되어 오는 기판(P)은, 그 표면에 감광성 기능층(광 감응층)이 형성된 기판(감광 기판)이 되어 있다.The process apparatus (including a single processing section or a plurality of processing sections) of the previous process is a process in which the substrate P supplied from the supply roll is transported toward the exposure apparatus EX at a predetermined speed along the longitudinal direction , The processing of the previous step is performed on the substrate P supplied to the exposure apparatus EX. The substrate P supplied to the exposure apparatus EX by the processing of the previous step is a substrate (photosensitive substrate) having a photosensitive functional layer (photosensitive layer) formed on its surface.
이 감광성 기능층은, 용액으로서 기판(P) 상에 도포되고, 건조되는 것에 의해서 층(막)이 된다. 감광성 기능층의 전형적인 것은 포토레지스트(액(液) 모양 또는 드라이 필름 모양)이지만, 현상 처리가 불필요한 재료로서, 자외선의 조사를 받은 부분의 친발액성이 개질되는 감광성 실란 커플링제(SAM), 혹은 자외선의 조사를 받은 부분에 도금 환원기가 드러나는 감광성 환원제 등이 있다. 감광성 기능층으로서 감광성 실란 커플링제를 이용하는 경우는, 기판(P) 상의 자외선에 의해 노광된 패턴 부분이 발액성으로부터 친액성으로 개질된다. 그 때문에, 친액성이 된 부분의 위에 도전성 잉크(은이나 동 등의 도전성 나노 입자를 함유하는 잉크) 또는 반도체 재료를 함유한 액체 등을 선택 도포함으로써, 박막 트랜지스터(TFT) 등을 구성하는 전극, 반도체, 절연, 혹은 접속용의 배선이 되는 패턴층을 형성할 수 있다. 감광성 기능층으로서 감광성 환원제를 이용하는 경우는, 기판(P) 상의 자외선에 의해 노광된 패턴 부분에 도금 환원기가 드러난다. 그 때문에, 노광 후, 기판(P)을 즉시 팔라듐 이온 등을 포함하는 도금액 중에 일정 시간 침지함으로써, 팔라듐에 의한 패턴층이 형성(석출)된다. 이러한 도금 처리는 애더티브(additive)인 프로세스이지만, 그 외, 서브트랙티브(subtractive)인 프로세스로서의 에칭 처리를 전제로 해도 된다. 그 경우, 노광 장치(EX)로 공급되는 기판(P)은, 모재를 PET나 PEN로 하고, 그 표면에 알루미늄(Al)이나 동(Cu) 등의 금속성 박막을 전면(全面)에 또는 선택적으로 증착하며, 그 위에 포토레지스트층을 더 적층한 것으로 하는 것이 좋다.This photosensitive functional layer is applied onto the substrate P as a solution and becomes a layer (film) by drying. A typical example of the photosensitive functional layer is a photoresist (liquid or dry film), but a photosensitive silane coupling agent (SAM) in which the hydrophilic property of a portion irradiated with ultraviolet rays is modified, And a photosensitive reducing agent in which a plating reduction unit is exposed at a portion irradiated with light. When a photosensitive silane coupling agent is used as the photosensitive functional layer, the pattern portion exposed by ultraviolet rays on the substrate P is modified from lyophobic to lyophilic. Therefore, by selectively applying a conductive ink (ink containing conductive nano particles such as silver or copper) or a liquid containing a semiconductor material on the lyophilic portion, electrodes constituting a thin film transistor (TFT) or the like, It is possible to form a pattern layer to be a wiring for semiconductor, insulation, or connection. When a photosensitive reductant is used as the photosensitive functional layer, a plating reductant is exposed to a pattern portion exposed by ultraviolet rays on the substrate P. Therefore, after the exposure, the substrate P is immediately immersed in the plating liquid containing palladium ions or the like for a predetermined time to form (precipitate) a pattern layer of palladium. Such a plating process is an additive process, but it may be premised on an etching process as a subtractive process. In this case, the substrate P to be supplied to the exposure apparatus EX can be made of PET or PEN, and a metallic thin film such as aluminum (Al) or copper (Cu) And then a photoresist layer is further laminated thereon.
노광 장치(처리 장치)(EX)는, 전(前) 공정의 프로세스 장치로부터 반송되어 온 기판(P)을 후(後) 공정의 프로세스 장치(단일의 처리부 또는 복수의 처리부를 포함함)를 향해서 소정의 속도로 반송하면서, 기판(P)에 대해서 노광 처리를 행하는 처리 장치이다. 노광 장치(EX)는, 기판(P)의 표면(감광성 기능층의 표면, 즉, 감광면)에, 전자 디바이스용의 패턴(예를 들면, 전자 디바이스를 구성하는 TFT의 전극이나 배선 등의 패턴)에 따른 광 패턴을 조사한다. 이것에 의해, 감광성 기능층에 상기 패턴에 대응한 잠상(潛像)(개질부)이 형성된다.The exposure apparatus (processing apparatus) EX is a device for transferring the substrate P transported from the process apparatus of the previous process to a process apparatus (including a single processing section or a plurality of processing sections) And performs exposure processing on the substrate P while being transported at a predetermined speed. The exposure apparatus EX is a device that applies a pattern for an electronic device (for example, a pattern of an electrode or a wiring of a TFT constituting an electronic device to a surface of the photosensitive functional layer, that is, a photosensitive surface) ) Is irradiated. As a result, a latent image (modified portion) corresponding to the pattern is formed on the photosensitive functional layer.
본 실시 형태에 있어서, 노광 장치(EX)는, 도 1에 나타내는 것과 같이 마스크를 이용하지 않는 직묘 방식의 노광 장치, 이른바 스폿 주사 방식의 노광 장치(묘화 장치)이다. 노광 장치(EX)는, 부주사를 위해서 기판(P)을 지지하여 장척 방향으로 반송하는 회전 드럼(DR)과, 회전 드럼(DR)에 의해 원통면 모양으로 지지된 기판(P)의 부분마다 패턴 노광을 행하는 복수(여기에서는 6개)의 묘화 유닛(Un(U1~U6))을 구비하며, 복수의 묘화 유닛(Un(U1~U6)) 각각은, 노광용의 펄스 모양의 빔(LB)(펄스 빔)의 스폿 광(SP)을 기판(P)의 피조사면(감광면) 상에서 소정의 주사 방향(Y방향)으로 폴리곤 미러에 의해 1차원으로 주사(주주사)하면서, 스폿 광(SP)의 강도를 패턴 데이터(묘화 데이터, 패턴 정보)에 따라 고속으로 변조(온/오프)한다. 이것에 의해, 기판(P)의 피조사면에 전자 디바이스, 회로 또는 배선 등의 소정의 패턴에 따른 광 패턴이 묘화 노광된다. 즉, 기판(P)의 부주사와, 스폿 광(SP)의 주주사에 의해, 스폿 광(SP)이 기판(P)의 피조사면(감광성 기능층의 표면) 상에서 상대적으로 2차원 주사되어, 기판(P)의 피조사면에 소정의 패턴이 묘화 노광된다. 또한, 기판(P)은, 장척 방향을 따라서 반송되고 있으므로, 노광 장치(EX)에 의해서 패턴이 노광되는 피노광 영역은, 기판(P)의 장척 방향을 따라서 소정의 간격을 두고 복수 마련되는 것이 된다. 이 피노광 영역에 전자 디바이스가 형성되므로, 피노광 영역은 디바이스 형성 영역이기도 하다.In the present embodiment, the exposure apparatus EX is an exposure apparatus of an intricate system that does not use a mask as shown in Fig. 1, that is, an exposure apparatus (imaging apparatus) of a so-called spot scanning system. The exposure apparatus EX includes a rotary drum DR for supporting the substrate P in the longitudinal direction for sub-scanning and a rotary drum DR for supporting the substrate P in the longitudinal direction by a portion of the substrate P supported by the rotary drum DR in a cylindrical surface shape Each of the plurality of drawing units Un (U1 to U6) includes a plurality of (six in this example) drawing units Un (U1 to U6) (Main scanning) the spot light SP of the light spot (pulse beam) on the surface to be irradiated (the photosensitive surface) of the substrate P in a predetermined scanning direction (Y direction) by a polygon mirror, (On / off) at a high speed according to pattern data (rendering data, pattern information). Thus, a light pattern corresponding to a predetermined pattern such as an electronic device, a circuit, or a wiring is drawn and exposed on the surface to be irradiated of the substrate P. That is, the spot light SP is relatively two-dimensionally scanned on the surface to be irradiated (the surface of the photosensitive functional layer) of the substrate P by the sub-scanning of the substrate P and the main scanning of the spot light SP, P, a predetermined pattern is drawn and exposed. Since the substrate P is conveyed along the longitudinal direction, a plurality of exposure regions in which the pattern is exposed by the exposure apparatus EX are provided at predetermined intervals along the longitudinal direction of the substrate P do. Since the electronic device is formed in this exposed region, the exposed region is also a device forming region.
도 1에 나타내는 것과 같이, 회전 드럼(DR)은, Y방향으로 연장됨과 아울러 중력이 작용하는 방향과 교차한 방향으로 연장된 중심축(AXo)과, 중심축(AXo)으로부터 일정 반경의 원통 모양의 외주면을 가진다. 회전 드럼(DR)은, 이 외주면(원주면)을 따라서 기판(P)의 일부를 장척 방향으로 원통면 모양으로 만곡시켜 지지(유지)하면서, 중심축(AXo)을 중심으로 회전하여 기판(P)을 장척 방향으로 반송한다.회전 드럼(DR)은, 복수의 묘화 유닛(Un(U1~U6)) 각각으로부터의 빔(LB)(스폿 광(SP))이 투사되는 기판(P) 상의 영역(부분)을 그 외주면에 의해 지지한다. 회전 드럼(DR)은, 전자 디바이스가 형성되는 면(감광면이 형성된 측의 면)과는 반대측의 면(이면)측으로부터 기판(P)을 지지(밀착 유지)한다. 또한 회전 드럼(DR)의 Y방향의 양측에는, 회전 드럼(DR)를 중심축(AXo)의 둘레로 회전시키도록 베어링에 의해 지지되는 도시하지 않은 샤프트가 마련된다. 그 샤프트에는, 도시하지 않은 회전 구동원(예를 들면, 모터나 감속 기구 등)으로부터의 회전 토크가 부여되고, 회전 드럼(DR)은 중심축(AXo) 둘레로 일정한 회전 속도로 회전한다.1, the rotary drum DR includes a central axis AXo that extends in the Y direction and extends in a direction intersecting the direction in which gravity acts, and a central axis AXo extending in a cylindrical shape Respectively. The rotary drum DR rotates about the central axis AXo and rotates about the central axis AXo while curving and holding (maintaining) a part of the substrate P along the outer peripheral surface Of the substrate P onto which the beam LB (spot light SP) from each of the plurality of drawing units Un (U1 to U6) is projected is projected onto the rotary drum DR (Portion) is supported by its outer circumferential surface. The rotary drum DR supports (holds and maintains) the substrate P from the side (back side) opposite to the side (side on which the photosensitive surface is formed) on which the electronic device is formed. Shafts (not shown) are provided on both sides of the rotary drum DR in the Y direction so as to be supported by the bearings so as to rotate the rotary drum DR around the central axis AXo. A rotational torque is applied from a rotation drive source (not shown) (for example, a motor or a deceleration mechanism) to the shaft, and the rotary drum DR rotates around the central axis AXo at a constant rotation speed.
광원 장치(펄스 광원 장치)(LS)는, 펄스 모양의 빔(펄스 빔, 펄스 광, 레이저)(LB)을 발생하여 사출한다. 이 빔(LB)은, 기판(P)의 감광층에 대한 감도를 가지고, 370㎚ 이하의 파장 대역에 피크 파장을 가지는 자외선 광이다. 광원 장치(LS)는, 여기에서는 도시하지 않은 묘화 제어 장치의 제어에 따라서, 주파수(발진 주파수, 소정 주파수) Fa로 펄스 모양의 빔(LB)을 발광하여 사출한다. 이 광원 장치(LS)는, 적외 파장역의 펄스 광을 발생하는 반도체 레이저 소자, 파이버 증폭기 및 증폭된 적외 파장역의 펄스 광을 자외 파장역의 펄스 광으로 변환하는 파장 변환 소자(고조파 발생 소자) 등으로 구성되는 파이버 앰프 레이저 광원으로 한다. 이와 같이 광원 장치(LS)를 구성함으로써, 발진 주파수 Fa가 수백 MHz이고, 1펄스 광의 발광 시간이 수십 피코초 이하의 고휘도인 자외선의 펄스 광이 얻어진다. 또한 광원 장치(LS)로부터 사출되는 빔(LB)은, 그 빔 지름이 1㎜ 정도, 혹은 그것 이하의 가는 평행 광속으로 되어 있는 것으로 한다. 광원 장치(LS)를 파이버 앰프 레이저 광원으로 하고, 묘화 데이터를 구성하는 화소의 상태(논리값으로 「0」이나 「1」)에 따라서 빔(LB)의 펄스 발생을 고속으로 온/오프 하는 구성에 대해서는, 국제 공개 제2015/166910호 팜플렛에 개시되어 있다.The light source device (pulse light source device) LS generates and emits a pulse beam (pulse beam, pulse light, laser) LB. This beam LB is ultraviolet light having sensitivity to the photosensitive layer of the substrate P and having a peak wavelength in a wavelength band of 370 nm or less. The light source device LS emits and emits a pulse-shaped beam LB at a frequency (oscillation frequency, predetermined frequency) Fa under the control of a drawing control device not shown here. This light source device LS includes a semiconductor laser device for generating pulse light in the infrared wavelength range, a fiber amplifier, and a wavelength conversion element (harmonic generation element) for converting pulsed light in the amplified infrared wavelength range into pulse light in the ultraviolet wavelength range, And the like are used as a fiber amplifier laser light source. By constituting the light source device LS as described above, ultraviolet pulse light having an oscillation frequency Fa of several hundreds of MHz and a high luminance of less than several tens of picoseconds can be obtained. It is also assumed that the beam LB emitted from the light source LS is a narrow parallel beam whose beam diameter is about 1 mm or less. The configuration in which the light source unit LS is used as a fiber amplifier laser light source and pulses of the beam LB are turned on / off at a high speed in accordance with the state of the pixels constituting the rendering data ("0" or "1" Is disclosed in International Publication No. 2015/166910 pamphlet.
광원 장치(LS)로부터 사출되는 빔(LB)은, 복수의 스위칭 소자로서의 선택용 광학 소자(OSn(OS1~OS6))와, 복수의 반사 미러(M1~M12)와, 복수의 입사 미러(IMn(IM1~IM6))와, 흡수체(TR) 등으로 구성되는 빔 전환부를 거쳐, 묘화 유닛(Un(U1~U6)) 각각에 선택적(택일적)으로 공급된다. 선택용 광학 소자(OSn(OS1~OS6))는, 빔(LB)에 대해서 투과성을 가지는 것으로, 초음파 신호로 구동되어, 입사한 빔(LB)의 1차 회절광을 소정의 각도로 편향하여 사출하는 음향 광학 변조 소자(AOM:Acousto-OpticModulator)로 구성된다. 복수의 선택용 광학 소자(OSn) 및 복수의 입사 미러(IMn)는, 복수의 묘화 유닛(Un) 각각에 대응하여 마련되어 있다. 예를 들면, 선택용 광학 소자(OS1)와 입사 미러(IM1)는, 묘화 유닛(U1)에 대응하여 마련되며, 마찬가지로 선택용 광학 소자(OS2~OS6) 및 입사 미러(IM2~IM6)는, 각각 묘화 유닛(U2~U6)에 대응하여 마련되어 있다.The beam LB emitted from the light source device LS includes optical elements OSn (OS1 to OS6) as a plurality of switching elements, a plurality of reflection mirrors M1 to M12, a plurality of incident mirrors IMn (U1 to U6) via a beam switching unit constituted by a plurality of imaging units (IM1 to IM6) and an absorber (TR). The optical elements OSn (OS1 to OS6) for selection have transmissivity with respect to the beam LB and are driven by an ultrasonic signal to deflect the first-order diffracted light of the incident beam LB at a predetermined angle, And an acousto-optic modulator (AOM). A plurality of selection optical elements OSn and a plurality of incident mirrors IMn are provided corresponding to each of the plurality of imaging units Un. For example, the selection optical element OS1 and the entrance mirror IM1 are provided corresponding to the imaging unit U1, and similarly, the selection optical elements OS2 to OS6 and the entrance mirrors IM2 to IM6, Are provided corresponding to the rendering units U2 to U6, respectively.
광원 장치(LS)로부터의 빔(LB)은, 반사 미러(M1~M12)에 의해서 그 광로가 꾸불꾸불한 모양으로 꺽여져, 흡수체(TR)까지 안내된다. 이하, 선택용 광학 소자(OSn(OS1~OS6))가 모두 오프 상태(초음파 신호가 인가되지 않아, 1차 회절광이 발생하고 있지 않는 상태)의 경우로 자세하게 설명한다. 또한 도 1에서는 도시를 생략했지만, 반사 미러(M1)로부터 흡수체(TR)까지의 빔 광로 중에는 복수의 렌즈가 마련되고, 이 복수의 렌즈는, 빔(LB)을 평행 광속으로부터 수렴하거나 수렴 후에 발산하는 빔(LB)을 평행 광속으로 되돌리거나 한다. 그 구성은 다음에 도 4를 이용하여 설명한다.The beam LB from the light source LS is deflected into a sinuous shape by the reflecting mirrors M1 to M12 and guided to the absorber TR. Hereinafter, the case in which all of the optical elements for selection OSn (OS1 to OS6) are in an off state (state in which no ultrasonic signal is applied and first order diffracted light is not generated) will be described in detail. Although not shown in Fig. 1, a plurality of lenses are provided in the beam path from the reflecting mirror M1 to the absorber TR, and the plurality of lenses converge or converge the beam LB from the parallel beams, The beam LB is returned to the parallel beam. The constitution will be described below with reference to FIG.
도 1에 있어서, 광원 장치(LS)로부터의 빔(LB)은, X축과 평행하게 -X방향으로 진행하여 반사 미러(M1)에 입사한다. 반사 미러(M1)에서 -Y방향으로 반사된 빔(LB)은, 반사 미러(M2)에 입사한다. 반사 미러(M2)에서 +X방향으로 반사된 빔(LB)은, 선택용 광학 소자(OS5)를 스트레이트로 투과하여 반사 미러(M3)에 이른다. 반사 미러(M3)에서 -Y방향으로 반사된 빔(LB)은, 반사 미러(M4)에 입사한다. 반사 미러(M4)에서 -X방향으로 반사된 빔(LB)은, 선택용 광학 소자(OS6)를 스트레이트로 투과하여 반사 미러(M5)에 이른다. 반사 미러(M5)에서 -Y방향으로 반사된 빔(LB)은, 반사 미러(M6)에 입사한다. 반사 미러(M6)에서 +X방향으로 반사된 빔(LB)은, 선택용 광학 소자(OS3)를 스트레이트로 투과하여 반사 미러(M7)에 이른다. 반사 미러(M7)에서 -Y방향으로 반사된 빔(LB)은, 반사 미러(M8)에 입사한다. 반사 미러(M8)에서 -X방향으로 반사된 빔(LB)은, 선택용 광학 소자(OS4)를 스트레이트로 투과하여 반사 미러(M9)에 이른다. 반사 미러(M9)에서 -Y방향으로 반사된 빔(LB)은 반사 미러(M10)에 입사한다. 반사 미러(M10)에서 +X방향으로 반사된 빔(LB)은, 선택용 광학 소자(OS1)를 스트레이트로 투과하여 반사 미러(M11)에 이른다. 반사 미러(M11)에서 -Y방향으로 반사된 빔(LB)은, 반사 미러(M12)에 입사한다. 반사 미러(M12)에서 -X방향으로 반사한 빔(LB)은, 선택용 광학 소자(OS2)를 스트레이트로 투과하여 흡수체(TR)에 안내된다. 이 흡수체(TR)는, 빔(LB)의 외부로의 누설을 억제하기 위해서 빔(LB)을 흡수하는 광 트랩이다.1, the beam LB from the light source LS travels in the -X direction parallel to the X axis and enters the reflecting mirror M1. The beam LB reflected from the reflecting mirror M1 in the -Y direction enters the reflecting mirror M2. The beam LB reflected from the reflecting mirror M2 in the + X direction is transmitted straight through the optical element OS5 to reach the reflecting mirror M3. The beam LB reflected from the reflecting mirror M3 in the -Y direction enters the reflecting mirror M4. The beam LB reflected from the reflecting mirror M4 in the -X direction is transmitted straight through the optical element for selection OS6 and reaches the reflecting mirror M5. The beam LB reflected from the reflecting mirror M5 in the -Y direction enters the reflecting mirror M6. The beam LB reflected from the reflecting mirror M6 in the + X direction passes straight through the optical element for selection OS3 and reaches the reflecting mirror M7. The beam LB reflected from the reflecting mirror M7 in the -Y direction enters the reflecting mirror M8. The beam LB reflected from the reflecting mirror M8 in the -X direction is transmitted straight through the optical element OS4 to reach the reflecting mirror M9. The beam LB reflected from the reflecting mirror M9 in the -Y direction enters the reflecting mirror M10. The beam LB reflected from the reflecting mirror M10 in the + X direction passes straight through the optical element OS1 to reach the reflecting mirror M11. The beam LB reflected from the reflecting mirror M11 in the -Y direction enters the reflecting mirror M12. The beam LB reflected from the reflecting mirror M12 in the -X direction passes straight through the optical element for selection OS2 and is guided to the absorber TR. The absorber TR is a light trap that absorbs the beam LB to suppress leakage of the beam LB to the outside.
각 선택용 광학 소자(OSn)는, 초음파 신호(고주파 신호)가 인가되면, 입사한 빔(0차 광)(LB)을, 고주파의 주파수에 따른 회절각으로 회절시킨 1차 회절광을 사출 빔(빔(LBn))으로서 발생시키는 것이다. 따라서, 선택용 광학 소자(OS1)로부터 1차 회절광으로서 사출되는 빔이 LB1가 되며, 마찬가지로 선택용 광학 소자(OS2~OS6)로부터 1차 회절광으로서 사출되는 빔이 LB2~LB6가 된다. 이와 같이, 각 선택용 광학 소자(OSn(OS1~OS6))는, 광원 장치(LS)로부터의 빔(LB)의 광로를 편향하는 기능을 발휘한다. 단, 실제의 음향 광학 변조 소자는, 1차 회절광의 발생 효율이 0차 광의 80% 정도이기 때문에, 선택용 광학 소자(OSn) 각각에 의해 편향된 빔(LBn(LB1~LB6))은, 원래의 빔(LB)의 강도보다 저하되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 선택용 광학 소자(OSn(OS1~OS6)) 중 선택된 1개만이 일정 시간만 온 상태가 되도록, 도시하지 않은 묘화 제어 장치에 의해서 제어된다. 선택된 1개의 선택용 광학 소자(OSn)가 온 상태일 때, 그 선택용 광학 소자(OSn)에 의해 회절되지 않고 직진하는 0차 광이 20% 정도 잔존하지만, 그것은 최종적으로 흡수체(TR)에 의해서 흡수된다.When each of the optical elements OSn is applied with an ultrasonic signal (high-frequency signal), the first-order diffracted light obtained by diffracting the incident beam (zero-order light) LB at a diffraction angle corresponding to the frequency of the high- (Beam LBn). Therefore, the beam emitted as the first-order diffracted light from the optical element OS1 becomes the LB1, and the beams emitted as the first-order diffracted light from the selection optical elements OS2 to OS6 become the beams LB2 to LB6. Thus, each of the selection optical elements OSn (OS1 to OS6) exerts the function of deflecting the optical path of the beam LB from the light source device LS. However, in the actual acoustooptic modulator, since the generation efficiency of the 1st-order diffracted light is about 80% of the 0th order light, the beams LBn (LB1 to LB6) deflected by each of the selection optical elements OSn are the original Which is lower than the intensity of the beam LB. In the present embodiment, it is controlled by a drawing control device (not shown) so that only one selected optical element OSn (OS1 to OS6) is turned on for a predetermined time. When the selected one optical element OSn is in the ON state, about 0% of the zero-order light which is not diffracted by the optical element OSn for selection but remains straight is left by the absorber TR Absorbed.
선택용 광학 소자(OSn) 각각은, 편향된 1차 회절광인 빔(LBn(LB1~LB6))을, 입사하는 빔(LB)에 대해서 -Z방향으로 편향하도록 설치된다. 선택용 광학 소자(OSn) 각각에 의해 편향되어 사출하는 빔(LBn(LB1~LB6))은, 선택용 광학 소자(OSn) 각각으로부터 소정 거리만큼 떨어진 위치에 마련된 입사 미러(IMn(IM1~IM6))에 투사된다. 각 입사 미러(IMn)는, 입사한 빔(LBn(LB1~LB6))을 -Z방향으로 반사함으로써, 빔(LBn(LB1~LB6))을 각각 대응하는 묘화 유닛(Un(U1~U6))으로 안내한다.Each of the optical elements OSn is provided so as to deflect the beams LBn (LB1 to LB6), which are deflected first-order diffracted light, in the -Z direction with respect to the incident beam LB. The beams LBn (LB1 to LB6) deflected and emitted by the respective optical elements OSn are incident on the incident mirrors IMn (IM1 to IM6) provided at positions separated from the respective optical elements OSn by a predetermined distance, . Each of the incident mirrors IMn reflects the incident beams LBn (LB1 to LB6) in the -Z direction so that the beams LBn (LB1 to LB6) correspond to the corresponding imaging units Un (U1 to U6) .
각 선택용 광학 소자(OSn)의 구성, 기능, 작용 등은 서로 동일한 것을 이용하여도 된다. 복수의 선택용 광학 소자(OSn) 각각은, 묘화 제어 장치로부터의 구동 신호(초음파 신호)의 온/오프에 따라서, 입사한 빔(LB)을 회절시킨 회절광의 발생을 온/오프 한다. 예를 들면, 선택용 광학 소자(OS5)는, 묘화 제어 장치로부터의 구동 신호(고주파 신호)가 인가되지 않아 오프 상태일 때, 입사한 광원 장치(LS)로부터의 빔(LB)을 회절시키지 않고 투과한다. 따라서, 선택용 광학 소자(OS5)를 투과 한 빔(LB)은, 반사 미러(M3)에 입사한다. 한편, 선택용 광학 소자(OS5)가 온 상태일 때, 입사한 빔(LB)을 회절시켜 입사 미러(IM5)로 향하게 한다. 즉, 이 구동 신호의 온/오프에 의해서 선택용 광학 소자(OS5)에 의한 스위칭(빔 선택) 동작이 제어된다. 이와 같이 하여, 각 선택용 광학 소자(OSn)의 스위칭 동작에 의해, 광원 장치(LS)로부터의 빔(LB)을 어느 1개의 묘화 유닛(Un)으로 안내할 수 있고, 또한, 빔(LBn)이 입사하는 묘화 유닛(Un)을 전환할 수 있다. 이와 같이, 복수의 선택용 광학 소자(OSn)를 광원 장치(LS)로부터의 빔(LB)에 대해서 직렬(시리얼)에 배치하고, 대응하는 묘화 유닛(Un)에 시분할로 빔(LBn)을 공급하는 구성에 대해서는, 국제 공개 제 2015/166910호 팜플렛에 개시되어 있다.The same configuration, function, action, and the like of each optical element OSn may be used. Each of the plurality of selection optical elements OSn turns on / off the generation of the diffracted light by diffracting the incident beam LB in accordance with on / off of the drive signal (the ultrasonic signal) from the painting controller. For example, the optical element OS5 does not diffract the beam LB from the incident light source LS when the driving signal (high-frequency signal) from the imaging controller is not applied and is in the OFF state Lt; / RTI > Therefore, the beam LB transmitted through the selection optical element OS5 enters the reflecting mirror M3. On the other hand, when the selection optical element OS5 is in the ON state, the incident beam LB is diffracted to be directed to the incident mirror IM5. That is, switching (beam selection) operation by the optical element OS5 is controlled by on / off of the driving signal. In this manner, the beam LB from the light source unit LS can be guided to any one drawing unit Un by the switching operation of the optical element OSn for selection, and the beam LBn It is possible to switch the drawing unit Un to which this image is incident. As described above, a plurality of optical elements for selection OSn are arranged in series with respect to the beam LB from the light source unit LS, and the beam LBn is supplied to the corresponding drawing unit Un in a time- Is disclosed in International Publication No. 2015/166910 pamphlet.
빔 전환부를 구성하는 선택용 광학 소자(OSn(OS1~OS6)) 각각이 일정 시간만 온 상태가 되는 순번은, 예를 들면, OS1→OS2→OS3→OS4→OS5→OS6→OS1→…와 같이, 미리 정해져 있다. 이 순번은, 묘화 유닛(Un(U1~U6)) 각각에 설정되는 스폿 광에 의한 주사 개시 타이밍의 순번에 의해 정해진다. 즉, 본 실시 형태에서는, 6개의 묘화 유닛(U1~U6) 각각에 마련되는 폴리곤 미러의 회전 속도의 동기와 함께, 회전 각도의 위상도 동기시킴으로써, 묘화 유닛(U1~U6) 중 어느 1개에 있어서의 폴리곤 미러의 하나의 반사면이, 기판(P) 상에서 1회의 스폿 주사를 행하도록, 시분할로 전환할 수 있다. 그 때문에, 묘화 유닛(Un) 각각의 폴리곤 미러의 회전 각도의 위상이 소정의 관계로 동기한 상태이면, 묘화 유닛(Un)의 스폿 주사의 순번은 어떤 것이라도 된다. 도 1의 구성에서는, 기판(P)의 반송 방향(회전 드럼(DR)의 외주면이 둘레 방향으로 이동하는 방향)의 상류측에 3개의 묘화 유닛(U1, U3, U5)이 Y방향으로 늘어 놓여 배치되며, 기판(P)의 반송 방향의 하류측에 3개의 묘화 유닛(U2, U4, U6)가 Y방향으로 늘어 놓여 배치된다.The order in which each of the optical elements for selection OSn (OS1 to OS6) constituting the beam switching unit is turned on for a predetermined time is, for example, OS1? OS2? OS3? OS4? OS5? OS6? OS1? As shown in Fig. This sequence number is determined by the sequence number of the scanning start timing by the spot light set in each of the rendering units Un (U1 to U6). That is, in this embodiment, the phase of the rotation angle is synchronized with the rotation speed of the polygon mirror provided in each of the six drawing units U1 to U6, so that any one of the drawing units U1 to U6 It is possible to switch to a time division so that one reflection surface of the polygon mirror in the projection
이 경우, 기판(P)으로의 패턴 묘화는, 상류측의 홀수번의 묘화 유닛(U1, U3, U5)으로부터 개시되고, 기판(P)이 일정 길이 보내어지면, 하류측의 짝수번의 묘화 유닛(U2, U4, U6)도 패턴 묘화를 개시하게 되므로, 묘화 유닛(Un)의 스폿 주사의 순번을, U1→U3→U5→U2→U4→U6→U1→…로 설정할 수 있다. 그 때문에, 선택용 광학 소자(OSn(OS1~OS6)) 각각이 일정 시간만 온 상태가 되는 순번은, OS1→OS3→OS5→OS2→OS4→OS6→OS1→…와 같이 정해져 있다. 또한 묘화해야 할 패턴이 없는 묘화 유닛(Un)에 대응한 선택용 광학 소자(OSn)가 온 상태가 되는 순번일 때라도, 선택용 광학 소자(OSn)의 온/오프의 전환 제어를 묘화 데이터에 근거하여 행하는 것에 의해서, 강제적으로 오프 상태로 유지되므로, 그 묘화 유닛(Un)에 의한 스폿 주사는 행해지지 않는다.In this case, the patterning operation on the substrate P is started from the odd number drawing units U1, U3 and U5 on the upstream side, and when the substrate P is sent to a certain length, the even number of drawing units U2 , U4, and U6 also start pattern drawing, the order of spot scanning of the drawing unit (Un) is changed from U1 to U3 to U5 to U2 to U4 to U6 to U1 to U6. . Therefore, the order in which each of the optical elements OSn (OS1 to OS6) is turned on for a predetermined time is OS1? OS3? OS5? OS2? OS4? OS6? OS1? . Also, even when the selection optical element OSn corresponding to the drawing unit Un having no pattern to be drawn has an ON state, the on / off switching control of the selection optical element OSn is performed based on the drawing data The spot scanning by the imaging unit Un is not carried out because it is forcibly kept in the off state.
도 1에 나타내는 것과 같이, 묘화 유닛(U1~U6) 각각에는, 입사하여 온 빔(LB1~LB6)를 주주사하기 위한 폴리곤 미러(PM)가 마련된다. 본 실시 형태에서는, 각 묘화 유닛(Un)의 폴리곤 미러(PM) 각각이, 동일한 회전 속도로 정밀하게 회전하면서, 서로 일정한 회전 각도 위상을 유지하도록 동기 제어된다. 이것에 의해서, 묘화 유닛(U1~U6) 각각으로부터 기판(P)에 투사되는 빔(LB1~LB6) 각각의 주주사의 타이밍(스폿 광(SP)의 주주사 기간)을, 서로 중복되지 않게 설정할 수 있다. 따라서, 빔 전환부에 마련된 선택용 광학 소자(OSn(OS1~OS6)) 각각의 온/오프의 전환을, 6개의 폴리곤 미러(PM) 각각의 회전 각도 위치에 동기하여 제어함으로써, 광원 장치(LS)로부터의 빔(LB)을 복수의 묘화 유닛(Un) 각각에 시분할로 배분한 효율적인 노광 처리를 할 수 있다.As shown in Fig. 1, each of the imaging units U1 to U6 is provided with a polygon mirror PM for main scanning the incident on beams LB1 to LB6. In this embodiment, the polygon mirrors PM of the drawing units Un are synchronously controlled so as to maintain a constant rotation angle phase with each other while being precisely rotated at the same rotation speed. This makes it possible to set the timing of main scanning (the main scanning period of spot light SP) of each of the beams LB1 to LB6 projected onto the substrate P from each of the rendering units U1 to U6 so as not to overlap each other . Therefore, the ON / OFF switching of each of the optical elements OS1 (OS1 to OS6) provided in the beam switching unit is controlled in synchronization with the rotation angle position of each of the six polygon mirrors PM, Can be efficiently distributed to the plurality of imaging units (Un) in a time-division manner.
6개의 폴리곤 미러(PM) 각각의 회전 각도의 위상 맞춤과 선택용 광학 소자(OSn(OS1~OS6)) 각각의 온/오프의 전환 타이밍의 동기 제어에 대해서는, 국제 공개 제2015/166910호 팜플렛에 개시되어 있지만, 8면 폴리곤 미러(PM)의 경우, 주사 효율로서 1개의 반사면분의 회전 각도(45도) 중 1/3 정도가, 묘화 라인(SLn) 상에서의 스폿 광(SP)의 1주사에 대응하므로, 6개의 폴리곤 미러(PM)를 상대적으로 15도씩 회전 각도의 위상을 늦추어 회전시킴과 아울러, 각 폴리곤 미러(PM)가 8개의 반사면을 1면 건너 뛰기로 빔(LBn)을 주사하도록 선택용 광학 소자(OSn(OS1~OS6)) 각각의 온/오프의 전환이 제어된다. 이와 같이, 폴리곤 미러(PM)의 반사면을 1면 건너 뛰기를 사용한 묘화 방식에 대해서도, 국제 공개 제2015/166910호 팜플렛에 개시되어 있다.Synchronous control of the phase alignment of the rotation angles of the six polygon mirrors PM and the on / off switching timings of the optical elements OSn (OS1 to OS6), respectively, is described in the pamphlet of International Publication No. 2015/166910 However, in the case of the eight-sided polygon mirror PM, about 1/3 of the rotation angle (45 degrees) of one reflection plane as the scanning efficiency is about 1/3 of the spot light SP on the drawing line SLn The polygon mirror PM rotates the six polygon mirrors PM by 15 degrees at a relatively slower rotation angle, and the polygon mirror PM reflects the beam LBn by skipping one of the eight reflecting surfaces. The switching of on / off of each of the optical elements OSn (OS1 to OS6) for selection is controlled. As described above, the drawing method using the one-plane skipping of the reflection surface of the polygon mirror PM is also disclosed in International Publication No. 2015/166910 pamphlet.
도 1에 나타내는 것과 같이, 노광 장치(EX)는, 동일 구성의 복수의 묘화 유닛(Un(U1~U6))을 배열한, 이른바 멀티 헤드형의 직묘 노광법으로 되어 있다. 묘화 유닛(Un) 각각은, 회전 드럼(DR)의 외주면(원주면)에 의해 지지되어 있는 기판(P)의 Y방향으로 구획된 부분 영역마다 패턴을 묘화한다. 각 묘화 유닛(Un(U1~U6))은, 빔 전환부로부터의 빔(LBn)을 기판(P) 상(기판(P)의 피조사면 상)에 투사하면서, 기판(P) 상에서 빔(LBn)을 집광(수렴)한다. 이것에 의해, 기판(P) 상에 투사되는 빔(LBn(LB1~LB6))은 스폿 광(SP)이 된다. 또한, 각 묘화 유닛(Un)의 폴리곤 미러(PM)의 회전에 의해서, 기판(P) 상에 투사되는 빔(LBn(LB1~LB6))의 스폿 광(SP)은 주주사 방향(Y방향)으로 주사된다. 이 스폿 광(SP)의 주사에 의해서, 기판(P) 상에, 1 라인분의 패턴의 묘화를 위한 직선적인 묘화 라인(주사 라인)(SLn)(또한, n=1, 2,…, 6)이 규정된다. 묘화 라인(SLn)은, 빔(LBn)의 스폿 광(SP)의 기판(P) 상에 있어서의 주사 궤적이기도 하다.As shown in Fig. 1, the exposure apparatus EX is a so-called multi-head type linear exposure method in which a plurality of imaging units Un (U1 to U6) having the same configuration are arranged. Each of the drawing units Un draws a pattern for each partial area partitioned by the Y direction of the substrate P supported by the outer circumferential surface (circumferential surface) of the rotary drum DR. Each of the rendering units Un (U1 to U6) projects the beam LBn from the beam switching unit onto the substrate P (on the surface to be irradiated on the substrate P) (Convergence). As a result, the beams LBn (LB1 to LB6) projected onto the substrate P become spot lights SP. The spot light SP of the beams LBn (LB1 to LB6) projected onto the substrate P is rotated in the main scanning direction (Y direction) by the rotation of the polygon mirror PM of each drawing unit Un Is injected. Linear scanning lines SLn (n = 1, 2, ..., 6 (scanning lines)) for drawing a pattern for one line are formed on the substrate P by the scanning of the spot light SP ) Is defined. The drawing line SLn is also a scanning locus on the substrate P of the spot light SP of the beam LBn.
묘화 유닛(U1)은, 스폿 광(SP)을 묘화 라인(SL1)을 따라서 주사하고, 마찬가지로 묘화 유닛(U2~U6)은, 스폿 광(SP)을 묘화 라인(SL2~SL6)을 따라서 주사한다. 도 1에 나타내는 것과 같이, 복수의 묘화 유닛(Un(U1~U6))의 묘화 라인(SLn(SL1~SL6))은, 회전 드럼(DR)의 중심축(AXo)을 포함하며 YZ면과 평행한 중심면을 사이에 두고, 회전 드럼(DR)의 둘레 방향으로 2열로 지그재그 배열로 배치된다. 홀수번의 묘화 라인(SL1, SL3, SL5)은, 중심면에 대해서 기판(P)의 반송 방향의 상류측(-X방향측)의 기판(P)의 피조사면 상에 위치하고, 또한, Y방향을 따라서 소정의 간격만큼 떨어져 1열로 배치되어 있다. 짝수번의 묘화 라인(SL2, SL4, SL6)은, 중심면에 대해서 기판(P)의 반송 방향의 하류측(+X방향측)의 기판(P)의 피조사면 상에 위치하고, 또한, Y방향을 따라서 소정의 간격만큼 떨어져 1열로 배치되어 있다. 그 때문에, 복수의 묘화 유닛(Un(U1~U6))도, 중심면을 사이에 두고 기판(P)의 반송 방향으로 2열로 지그재그 배열로 배치되며, 홀수번의 묘화 유닛(U1, U3, U5)과 짝수번의 묘화 유닛(U2, U4, U6)은, XZ평면 내에서 보면, 중심면에 대해서 대칭으로 마련되어 있다.The drawing unit U1 scans the spot light SP along the drawing line SL1 and similarly the drawing units U2 to U6 scan the spot light SP along the drawing lines SL2 to SL6 . 1, the drawing lines SLn (SL1 to SL6) of the plurality of drawing units Un (U1 to U6) include the central axis AXo of the rotary drum DR and are parallel to the YZ plane And arranged in a zigzag arrangement in two rows in the circumferential direction of the rotary drum DR with a central plane interposed therebetween. The odd number of drawing lines SL1, SL3 and SL5 are located on the surface to be processed of the substrate P on the upstream side (-X direction side) in the carrying direction of the substrate P with respect to the center plane, Therefore, they are arranged in one row apart by a predetermined interval. The even number of drawing lines SL2, SL4 and SL6 are located on the surface to be processed of the substrate P on the downstream side (+ X direction side) in the carrying direction of the substrate P with respect to the center plane, Therefore, they are arranged in one row apart by a predetermined interval. Therefore, the plurality of drawing units Un (U1 to U6) are also arranged in two rows in the zigzag arrangement in the conveying direction of the substrate P with the center plane therebetween, and the odd number drawing units U1, U3, And the imaging units U2, U4 and U6 in an even number are provided symmetrically with respect to the central plane in the XZ plane.
X방향(기판(P)의 반송 방향)에 관해서는, 홀수번의 묘화 라인(SL1, SL3, SL5)과 짝수번의 묘화 라인(SL2, SL4, SL6)이 서로 이간(離間)하고 있지만, Y방향(기판(P)의 폭방향, 주주사 방향)에 관해서는 서로 분리되지 않고 이어 맞춤되도록 설정되어 있다. 묘화 라인(SL1~SL6)은, 기판(P)의 폭방향, 즉, 회전 드럼(DR)의 중심축(AXo)과 대략 병행하게 되어 있다. 또한, 묘화 라인(SLn)을 Y방향으로 이어 맞춤된다는 것은, 묘화 라인(SLn)의 단부끼리의 Y방향의 위치를 인접 또는 일부 중복 시키는 관계로 하는 것을 의미한다. 묘화 라인(SLn)의 단부끼리를 중복시키는 경우는, 예를 들면, 각 묘화 라인(SLn)의 길이에 대해서, 묘화 개시점, 또는 묘화 종료점을 포함하여 Y방향으로 수% 이하의 범위에서 중복시키면 좋다.The odd number of drawing lines SL1, SL3 and SL5 and the even number of drawing lines SL2, SL4 and SL6 are separated from each other in the X direction (conveying direction of the substrate P) The width direction of the substrate P, and the main scanning direction) are set so as not to be separated from each other. The drawing lines SL1 to SL6 are substantially parallel to the width direction of the substrate P, that is, the central axis AXo of the rotary drum DR. The fact that the drawing lines SLn are aligned in the Y direction means that the positions in the Y direction of the end portions of the drawing line SLn are adjacent or partially overlapped. In the case of overlapping the end portions of the drawing line SLn, for example, if the length of each drawing line SLn is overlapped within a range of several% or less in the Y direction including the drawing start point or the drawing end point good.
이와 같이, 복수의 묘화 유닛(Un(U1~U6))은, 모두에 의해서 기판(P) 상의 노광 영역의 폭방향의 치수를 커버하도록, Y방향의 주사 영역(주주사 범위의 구획)을 분담하고 있다. 예를 들면, 1개의 묘화 유닛(Un)에 의한 Y방향의 주주사 범위(묘화 라인(SLn)의 길이)를 30~60㎜ 정도로 하면, 합계 6개의 묘화 유닛(U1~U6)을 Y방향으로 배치하는 것에 의해서, 묘화 가능한 노광 영역의 Y방향의 폭을 180~360㎜정도까지 넓히고 있다. 또한, 각 묘화 라인(SLn(SL1~SL6))의 길이(묘화 범위의 길이)는, 원칙적으로 동일하게 한다. 즉, 묘화 라인(SL1~SL6) 각각을 따라서 주사되는 빔(LBn)의 스폿 광(SP)의 주사 거리는, 원칙적으로 동일하게 한다.As described above, the plurality of drawing units Un (U1 to U6) share the Y-direction scanning area (section of the main scanning range) so as to cover the widthwise dimension of the exposure area on the substrate P by all have. For example, when the Y main-scan range (the length of the drawing line SLn) by the single drawing unit Un is about 30 to 60 mm, a total of six drawing units U1 to U6 are arranged in the Y direction , The width of the imageable exposure region in the Y direction is widened to about 180 to 360 mm. The length of each drawing line SLn (SL1 to SL6) (the length of the drawing range) is, in principle, the same. That is, the scanning distance of the spot light SP of the beam LBn scanned along each of the rendering lines SL1 to SL6 is, in principle, the same.
본 실시 형태의 경우, 광원 장치(LS)로부터의 빔(LB)이, 수십 피코초 이하의 발광 시간의 펄스 광인 경우, 주주사 동안에 묘화 라인(SLn) 상에 투사되는 스폿 광(SP)은, 빔(LB)의 발진 주파수 Fa(예를 들면, 400 MHz)에 따라 이산적으로 된다. 그 때문에, 빔(LB)의 1펄스 광에 의해서 투사되는 스폿 광(SP)과 다음의 1펄스 광에 의해서 투사되는 스폿 광(SP)을, 주주사 방향으로 오버랩시킬 필요가 있다. 그 오버랩량은, 스폿 광(SP)의 사이즈 φ, 스폿 광(SP)의 주사 속도(주주사의 속도) Vs 및 빔(LB)의 발진 주파수 Fa에 의해서 설정된다. 스폿 광(SP)의 실효적인 사이즈(직경) φ는, 스폿 광(SP)의 강도 분포가 가우스 분포로 근사되는 경우, 스폿 광(SP)의 피크 강도의 1/e2(또는 1/2)의 강도가 되는 폭 치수로 정해진다. 본 실시 형태에서는, 실효적인 사이즈(치수) φ에 대해서, φ×1/2 정도 스폿 광(SP)이 오버랩되도록, 스폿 광(SP)의 주사 속도 Vs(폴리곤 미러(PM)의 회전 속도) 및 발진 주파수 Fa가 설정된다. 따라서, 펄스 모양의 스폿 광(SP)의 주주사 방향을 따른 투사 간격은, φ/2가 된다. 그 때문에, 부주사 방향(묘화 라인(SLn)과 직교한 방향)에 관해서도, 묘화 라인(SLn)에 따른 스폿 광(SP)의 1회의 주사와, 다음의 주사와의 사이에, 기판(P)이 스폿 광(SP)의 실효적인 사이즈 φ의 대략 1/2의 거리만큼 이동하도록 설정하는 것이 바람직하다. 또한, Y방향으로 서로 이웃하는 묘화 라인(SLn)을 주주사 방향으로 잇는 경우도, φ/2만큼 오버랩시키는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 스폿 광(SP)의 사이즈(치수) φ를 3~4㎛ 정도로 한다.In the case of the present embodiment, when the beam LB from the light source LS is pulse light with a light emission time of several tens of picoseconds or less, the spot light SP projected onto the imaging line SLn during main scanning, (For example, 400 MHz) of the oscillation frequency LB. Therefore, it is necessary to overlap the spot light SP projected by the one pulse light of the beam LB and the spot light SP projected by the next one pulse light in the main scanning direction. The overlap amount is set by the size? Of the spot light SP, the scanning speed (main scanning speed) Vs of the spot light SP, and the oscillation frequency Fa of the beam LB. The effective size (diameter)? Of the spot light SP is 1 / e 2 (or 1/2) of the peak intensity of the spot light SP when the intensity distribution of the spot light SP is approximated by a Gaussian distribution. Is the width dimension which is the strength of the projections. In the present embodiment, the scanning speed Vs of the spot light SP (the rotation speed of the polygon mirror PM) and the scanning speed Vs of the spot light SP are adjusted so that the spot light SP is approximately overlapped with the effective size (dimension) The oscillation frequency Fa is set. Therefore, the projection interval of the pulse-like spot light SP along the main-scan direction becomes? / 2. Therefore, also in regard to the sub-scanning direction (the direction orthogonal to the drawing line SLn), between the scanning of the spot light SP along the drawing line SLn and the next scanning, Is set to move by a distance of about 1/2 of the effective size? Of the spot light SP. Also, in the case of connecting the drawing lines SLn adjacent to each other in the Y direction in the main scanning direction, it is also preferable to overlap the drawing lines SLn by? / 2. In the present embodiment, the size (dimension)? Of the spot light SP is set to about 3 to 4 占 퐉.
각 묘화 유닛(Un(U1~U6))은, XZ평면 내에서 보았을 때, 각 빔(LBn)이 회전 드럼(DR)의 중심축(AXo)을 향해 진행하도록 설정된다. 이것에 의해, 각 묘화 유닛(Un(U1~U6))으로부터 기판(P)을 향해 진행하는 빔(LBn)의 광로(빔 주광선)은, XZ평면에 있어서, 기판(P)의 피조사면의 법선과 평행이 된다. 또한, 각 묘화 유닛(Un(U1~U6))으로부터 묘화 라인(SLn(SL1~SL6))에 조사되는 빔(LBn)은, 원통면 모양으로 만곡한 기판(P)의 표면의 묘화 라인(SLn)에서의 접평면에 대해서, 항상 수직이 되도록 기판(P)을 향해서 투사된다. 즉, 스폿 광(SP)의 주주사 방향에 관해서, 기판(P)에 투사되는 빔(LBn(LB1~LB6))은 텔레센트릭한 상태로 주사된다.Each of the rendering units Un (U1 to U6) is set such that each beam LBn advances toward the central axis AXo of the rotary drum DR when viewed in the XZ plane. Thus, the optical path (beam main ray) of the beam LBn proceeding from the respective imaging units Un (U1 to U6) toward the substrate P is shifted in the XZ plane by the normal line of the irradiated surface of the substrate P . The beam LBn irradiated from each of the rendering units Un (U1 to U6) to the rendering lines SLn (SL1 to SL6) is formed on the surface of the substrate P curved in a cylindrical surface, , The light is projected toward the substrate P so as to be always perpendicular to the tangent plane. That is, with respect to the main scanning direction of the spot light SP, the beams LBn (LB1 to LB6) projected onto the substrate P are scanned in a telecentric state.
도 1에 나타내는 묘화 유닛(빔 주사 장치)(Un)은, 동일한 구성으로 되어 있기 때문에, 묘화 유닛(U1)에 대해서만 간단하게 설명한다. 묘화 유닛(U1)의 상세한 구성은 다음에 도 2를 참조하여 설명한다. 묘화 유닛(U1)은, 반사 미러(M20~M24), 폴리곤 미러(PM) 및 fθ 렌즈계(묘화용 주사 렌즈)(FT)를 적어도 구비하고 있다. 또한 도 1에서는, 도시하고 있지 않지만, 빔(LB1)의 진행 방향에서 보아, 폴리곤 미러(PM)의 직전에는 제1 실린드리컬 렌즈(CYa)(도 2 참조)가 배치되고, fθ 렌즈계(f-θ 렌즈계)(FT)의 뒤에 제2 실린드리컬 렌즈(CYb)(도 2 참조)가 마련되어 있다. 제1 실린드리컬 렌즈(CYa)와 제2 실린드리컬 렌즈(CYb)에 의해, 폴리곤 미러(PM)의 각 반사면의 틸팅(tilting) 오차에 의한 스폿 광(SP)(묘화 라인(SL1))의 부주사 방향으로의 위치 변동이 보정된다.Since the imaging unit (beam scanning device) Un shown in FIG. 1 has the same configuration, only the imaging unit U1 will be described briefly. The detailed configuration of the rendering unit U1 will be described below with reference to FIG. The drawing unit U1 includes at least the reflecting mirrors M20 to M24, the polygon mirror PM and the f? Lens system (drawing scanning lens) FT. Although not shown in Fig. 1, a first cylindrical lens CYa (see Fig. 2) is disposed immediately before the polygon mirror PM as viewed in the traveling direction of the beam LB1, and an f lens system f -θ lens system) FT, a second cylindrical lens CYb (see FIG. 2) is provided. The spotlights SP (imaging line SL1) due to the tilting error of the respective reflective surfaces of the polygon mirror PM are formed by the first and second cylindrical lenses CYa and CYb, ) In the sub-scan direction is corrected.
입사 미러(IM1)에서 -Z방향으로 반사된 빔(LB1)은, 묘화 유닛(U1) 내에 마련되는 반사 미러(M20)에 입사하고, 반사 미러(M20)에서 반사한 빔(LB1)은, -X방향으로 진행하여 반사 미러(M21)에 입사한다. 반사 미러(M21)에서 -Z방향으로 반사한 빔(LB1)은, 반사 미러(M22)에 입사하고, 반사 미러(M22)에서 반사한 빔(LB1)은, +X방향으로 진행하여 반사 미러(M23)에 입사한다. 반사 미러(M23)는, 입사한 빔(LB1)을 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP)을 향해서, XY평면과 평행한 면 내에서 절곡하도록 반사한다.The beam LB1 reflected in the -Z direction in the incident mirror IM1 is incident on the reflecting mirror M20 provided in the imaging unit U1 and the beam LB1 reflected on the reflecting mirror M20 is reflected by the reflecting mirror M20, Advances in the X direction and enters the reflection mirror M21. The beam LB1 reflected by the reflecting mirror M21 in the -Z direction is incident on the reflecting mirror M22 and the beam LB1 reflected by the reflecting mirror M22 travels in the + M23. The reflecting mirror M23 reflects the incident beam LB1 toward the reflecting surface RP of the polygon mirror PM so as to bend in a plane parallel to the XY plane.
폴리곤 미러(PM)는, 입사한 빔(LB1)을, fθ 렌즈계(FT)를 향해서 +X방향측으로 반사한다. 폴리곤 미러(PM)는, 빔(LB1)의 스폿 광(SP)을 기판(P)의 피조사면 상에서 주사하기 위해서, 입사한 빔(LB1)을 XY평면과 평행한 면 내에서 1차원으로 편향(반사)한다. 구체적으로는, 폴리곤 미러(회전 다면경, 가동 편향 부재)(PM)는, Z축 방향으로 연장하는 회전축(AXp)과, 회전축(AXp)의 둘레에 형성된 복수의 반사면(RP)(본 실시 형태에서는 반사면(RP)의 수 Np를 8로 함)을 가지는 회전 다면경이다. 회전축(AXp)을 중심으로 이 폴리곤 미러(PM)를 소정의 회전 방향으로 회전시킴으로써 반사면에 조사되는 펄스 모양의 빔(LB1)의 반사각을 연속적으로 변화시킬 수 있다. 이것에 의해, 1개의 반사면(RP)에 의해서 빔(LB1)이 편향되고, 기판(P)의 피조사면 상에 조사되는 빔(LB1)의 스폿 광(SP)을 주주사 방향(기판(P)의 폭방향, Y방향)을 따라서 주사할 수 있다. 이 때문에, 폴리곤 미러(PM)의 1회전에 의해, 기판(P)의 피조사면 상에 스폿 광(SP)이 주사되는 묘화 라인(SL1)의 수는, 최대로 반사면(RP)의 수와 동일한 8개가 된다.The polygon mirror PM reflects the incident beam LB1 toward the +? Direction toward the f? Lens system FT. The polygon mirror PM deflects the incident beam LB1 in one dimension within a plane parallel to the XY plane so as to scan the spot light SP of the beam LB1 on the surface to be irradiated on the substrate P. Reflection). Specifically, the polygon mirror (rotary polygon mirror, movable deflection member) PM includes a rotation axis AXp extending in the Z-axis direction and a plurality of reflection surfaces RP formed around the rotation axis AXp The number Np of reflecting surfaces RP is 8). By rotating the polygon mirror PM in the predetermined rotation direction around the rotation axis AXp, the reflection angle of the pulse-like beam LB1 irradiated on the reflection surface can be continuously changed. As a result, the beam LB1 is deflected by one reflecting surface RP and the spot light SP of the beam LB1 irradiated onto the surface to be irradiated on the substrate P is irradiated in the main scanning direction (the substrate P) In the width direction, Y direction). The number of the imaging lines SL1 in which the spot light SP is scanned on the surface to be irradiated on the substrate P by one rotation of the polygon mirror PM is maximized by the number of the reflecting surfaces RP The same eight.
fθ 렌즈계(주사계 렌즈, 주사용 광학계)(FT)는, 폴리곤 미러(PM)에 의해서 반사된 빔(LB1)을, 반사 미러(M24)에 투사하는 텔레센트릭계의 스캔 렌즈이다. fθ 렌즈계(FT)를 투과한 빔(LB1)은, 반사 미러(M24)를 거쳐 스폿 광(SP)이 되어 기판(P) 상에 투사된다. 이 때, 반사 미러(M24)는, XZ평면에 관해서, 빔(LB1)이 회전 드럼(DR)의 중심축(AXo)을 향해 진행하도록, 빔(LB1)을 기판(P)을 향해서 반사한다. 빔(LB1)의 fθ 렌즈계(FT)로의 입사각 θ는, 폴리곤 미러(PM)의 회전각(θ/2)에 따라 변화한다. fθ 렌즈계(FT)는, 반사 미러(M24)를 거쳐, 그 입사각 θ에 비례한 기판(P)의 피조사면 상의 상고(像高) 위치에 빔(LB1)을 투사한다. fθ 렌즈계(FT)의 초점 거리를 fo로 하고, 상고 위치를 yo로 하면, fθ 렌즈계(FT)는, yo = fo×θ의 관계(왜곡 수차)를 만족하도록 설계되어 있다. 따라서, 이 fθ 렌즈계(FT)에 의해서, 빔(LB1)을 Y방향으로 정확하게 등속으로 주사하는 것이 가능하게 된다. 또한 fθ 렌즈계(FT)에 입사하는 빔(LB1)이 폴리곤 미러(PM)에 의해서 1차원으로 편향되는 면(XY면과 평행)은, fθ 렌즈계(FT)의 광축(AXf)을 포함하는 면이 된다.The f? lens system (scanning lens, scanning optical system) FT is a telecentric scanning lens for projecting the beam LB1 reflected by the polygon mirror PM onto the reflection mirror M24. The beam LB1 transmitted through the f? lens system FT is projected onto the substrate P via the reflection mirror M24 as spot light SP. At this time, the reflection mirror M24 reflects the beam LB1 toward the substrate P so that the beam LB1 advances toward the central axis AXo of the rotary drum DR with respect to the XZ plane. The incident angle? Of the beam LB1 to the f? Lens system FT is the angle of incidence of the polygon mirror PM / 2). The f? lens system FT projects the beam LB1 through the reflection mirror M24 to an image height position on the surface to be irradiated of the substrate P proportional to the incident angle?. When the focal length of the f? lens system FT is fo and the image height is yo, the f? lens system FT is designed to satisfy the relationship yo = fo x? (distortion aberration). Therefore, it is possible to accurately scan the beam LB1 in the Y direction at the constant velocity by the f? Lens system FT. The plane (parallel to the XY plane) where the beam LB1 incident on the f? Lens system FT is one-dimensionally deflected by the polygon mirror PM is a plane including the optical axis AXf of the f? do.
다음으로, 도 2를 참조하여 묘화 유닛(Un(U1~U6))의 광학적인 구성에 대해 설명한다. 도 2에 나타내는 것과 같이, 묘화 유닛(Un) 내에는, 빔(LBn)의 입사 위치로부터 피조사면(기판(P))까지의 빔(LBn)의 진행 방향을 따라서, 반사 미러(M20), 반사 미러(M20a), 편광 빔 스플리터(BS1), 반사 미러(M21), 반사 미러(M22), 제1 실린드리컬 렌즈(CYa), 반사 미러(M23), 폴리곤 미러(PM), fθ 렌즈계(FT), 반사 미러(M24), 제2 실린드리컬 렌즈(CYb)가 마련된다. 또한, 묘화 유닛(Un) 내에는, 묘화 유닛(Un)의 묘화 개시 가능 타이밍(스폿 광(SP)의 주사 개시 타이밍)을 검출하기 위해서, 폴리곤 미러(PM)의 각 반사면의 각도 위치를 검지하는 원점 검출 센서(원점 검출기)로서의 빔 송광계(60a)와 빔 수광계(60b)가 마련된다. 또한, 묘화 유닛(Un) 내에는, 기판(P)의 피조사면(또는 회전 드럼(DR)의 표면)에서 반사한 빔(LBn)의 반사광을, fθ 렌즈계(FT), 폴리곤 미러(PM) 및 편광 빔 스플리터(BS1) 등을 거쳐 검출하기 위한 광 검출기(DTc)가 마련된다.Next, the optical configuration of the imaging units Un (U1 to U6) will be described with reference to Fig. 2, in the drawing unit Un, there are disposed a reflection mirror M20, a reflection mirror M20, and a reflection mirror M20 along the traveling direction of the beam LBn from the incident position of the beam LBn to the surface to be irradiated (substrate P) A mirror M20a, a polarization beam splitter BS1, a reflection mirror M21, a reflection mirror M22, a first cylindrical lens CYa, a reflection mirror M23, a polygon mirror PM, an f? Lens system FT A reflecting mirror M24, and a second cylindrical lens CYb. The imaging unit Un also detects the angular position of each reflection surface of the polygon mirror PM in order to detect the imaging start timing (scanning start timing of the spotlight SP) of the imaging unit Un A
묘화 유닛(Un)에 입사하는 빔(LBn)은, Z축과 평행한 광축(AX1)을 따라서 -Z방향으로 진행하여, XY평면에 대해서 45° 기울어진 반사 미러(M20)에 입사한다. 반사 미러(M20)에서 반사한 빔(LBn)은, 반사 미러(M20)로부터 -X방향으로 떨어진 반사 미러(M20a)를 향해서 -X방향으로 진행한다. 반사 미러(M20a)는, YZ평면에 대해서 45° 기울어져 배치되고, 입사한 빔(LBn)을 편광 빔 스플리터(BS1)를 향해서 -Y방향으로 반사한다. 편광 빔 스플리터(BS1)의 편광 분리면은 YZ평면에 대해서 45° 기울어져 배치되고, P편광의 빔을 반사하며, P편광과 직교하는 방향으로 편광된 직선 편광(S편광)의 빔을 투과한다. 묘화 유닛(Un)에 입사하는 빔(LBn)을 P편광의 빔으로 하면, 편광 빔 스플리터(BS1)는, 반사 미러(M20a)로부터의 빔(LBn)을 -X방향으로 반사하여 반사 미러(M21)측으로 안내한다. 반사 미러(M21)는 XY평면에 대해서 45° 기울어져 배치되고, 입사한 빔(LBn)을 반사 미러(M21)로부터 -Z방향으로 떨어진 반사 미러(M22)를 향해서 -Z방향으로 반사한다. 반사 미러(M21)에서 반사된 빔(LBn)은, 반사 미러(M22)에 입사한다. 반사 미러(M22)는, XY평면에 대해서 45° 기울어져 배치되고, 입사한 빔(LBn)을 반사 미러(M23)를 향해서 +X방향으로 반사한다. 반사 미러(M22)에서 반사한 빔(LBn)은, 도시하지 않은 λ/4 파장판과 실린드리컬 렌즈(CYa)를 거쳐 반사 미러(M23)에 입사한다. 반사 미러(M23)는, 입사한 빔(LBn)을 폴리곤 미러(PM)를 향해서 반사한다.The beam LBn incident on the imaging unit Un travels in the -Z direction along the optical axis AX1 parallel to the Z axis and enters the reflecting mirror M20 tilted by 45 degrees with respect to the XY plane. The beam LBn reflected by the reflecting mirror M20 advances in the -X direction toward the reflecting mirror M20a which is away from the reflecting mirror M20 in the -X direction. The reflecting mirror M20a is disposed at an angle of 45 占 with respect to the YZ plane, and reflects the incident beam LBn toward the polarization beam splitter BS1 in the -Y direction. The polarization splitting surface of the polarized beam splitter BS1 is disposed at an angle of 45 DEG with respect to the YZ plane, and reflects a beam of P polarized light and transmits a beam of linearly polarized light (S polarized light) polarized in a direction orthogonal to the P polarized light . When the beam LBn incident on the imaging unit Un is a beam of P polarized light, the polarizing beam splitter BS1 reflects the beam LBn from the reflecting mirror M20a in the -X direction to form the reflecting mirror M21 . The reflecting mirror M21 is disposed at an angle of 45 占 with respect to the XY plane and reflects the incident beam LBn toward the reflecting mirror M22 away from the reflecting mirror M21 in the -Z direction in the -Z direction. The beam LBn reflected by the reflection mirror M21 is incident on the reflection mirror M22. The reflecting mirror M22 is disposed at an angle of 45 DEG with respect to the XY plane, and reflects the incident beam LBn toward the reflecting mirror M23 in the + X direction. The beam LBn reflected by the reflection mirror M22 is incident on the reflection mirror M23 via the? / 4 wave plate (not shown) and the cylindrical lens CYa. The reflecting mirror M23 reflects the incident beam LBn toward the polygon mirror PM.
폴리곤 미러(PM)는, 입사한 빔(LBn)을 X축과 평행한 광축(AXf)을 가지는 fθ 렌즈계(FT)를 향해서 +X방향측으로 반사한다. 폴리곤 미러(PM)는, 빔(LBn)의 스폿 광(SP)을 기판(P)의 피조사면 상에서 주사하기 위해서, 입사한 빔(LBn)을 XY평면과 평행한 면 내에서 1차원으로 편향(반사)한다. 폴리곤 미러(PM)는, Z축 방향으로 연장하는 회전축(AXp)의 둘레에 형성된 복수의 반사면(본 실시 형태에서는 정팔각형의 각변)을 가지며, 회전축(AXp)과 동축의 회전 모터(RM)에 의해서 회전된다. 회전 모터(RM)는, 도시하지 않은 묘화 제어 장치에 의해서, 일정한 회전 속도(예를 들면, 3만~4만 rpm 정도)로 회전한다. 앞서 설명한 것과 같이, 묘화 라인(SLn(SL1~SL6))의 실효적인 길이(예를 들면, 50㎜)는, 이 폴리곤 미러(PM)에 의해서 스폿 광(SP)을 주사할 수 있는 최대 주사 길이(예를 들면, 52㎜) 이하의 길이로 설정되어 있고, 초기 설정(설계상)에서는, 최대 주사 길이의 중앙에 묘화 라인(SLn)의 중심점(fθ 렌즈계(FT)의 광축(AXf)이 통과하는 점)이 설정되어 있다.The polygon mirror PM reflects the incident beam LBn toward the + X direction toward the f? Lens system FT having the optical axis AXf parallel to the X axis. The polygon mirror PM deflects the incident beam LBn in one dimension within a plane parallel to the XY plane in order to scan the spot light SP of the beam LBn on the surface to be irradiated on the substrate P. Reflection). The polygon mirror PM has a plurality of reflection surfaces (each side of a regular octagon in the present embodiment) formed around the rotation axis AXp extending in the Z-axis direction and a rotation motor RM coaxial with the rotation axis AXp. . The rotation motor RM is rotated at a constant rotation speed (for example, about 30,000 to 40,000 rpm) by a drawing control device not shown. As described above, the effective length (for example, 50 mm) of the drawing lines SLn (SL1 to SL6) is the maximum scanning length (the maximum scanning length) at which the spot light SP can be scanned by the polygon mirror PM (Optical axis AXf of the f? Lens system FT) passes through the center of the imaging line SLn at the center of the maximum scanning length Is set.
실린드리컬 렌즈(CYa)는, 폴리곤 미러(PM)에 의한 주주사 방향(회전 방향)과 직교하는 부주사 방향(Z방향)에 관해서, 입사한 빔(LBn)을 폴리곤 미러(PM)의 반사면 상에 수렴한다. 즉, 실린드리컬 렌즈(CYa)는, 빔(LBn)을 폴리곤 미러(PM)의 반사면 상에서 XY평면과 평행한 방향으로 연장된 슬릿 모양(긴 타원 모양)으로 수렴한다. 모선이 Y방향과 평행하게 되어 있는 실린드리컬 렌즈(CYa)와, 후술의 실린드리컬 렌즈(CYb)에 의해서, 폴리곤 미러(PM)의 반사면이 Z축과 평행한 상태로부터 기울어진 경우라도, 기판(P)의 피조사면 상에 조사되는 빔(LBn)(묘화 라인(SLn))의 조사 위치가 부주사 방향으로 어긋나는 것을 억제할 수 있다.The cylindrical lens CYa conveys the incident beam LBn to the reflection surface of the polygon mirror PM with respect to the sub scanning direction (Z direction) orthogonal to the main scanning direction (rotation direction) Lt; / RTI > That is, the cylindrical lens CYa converges the beam LBn on the reflection surface of the polygon mirror PM into a slit shape (long elliptic shape) extending in a direction parallel to the XY plane. Even if the reflecting surface of the polygon mirror PM is inclined from a state parallel to the Z axis by the cylindrical lens CYa whose busbars are parallel to the Y direction and the cylindrical lens CYb described below , The irradiation position of the beam LBn (drawing line SLn) irradiated on the surface to be irradiated on the substrate P can be suppressed from shifting in the sub-scanning direction.
빔(LBn)의 fθ 렌즈계(FT)로의 입사각 θ(광축(AXf)에 대한 각도)는, 폴리곤 미러(PM)의 회전각(θ/2)에 따라 변화한다. 빔(LBn)의 fθ 렌즈계(FT)로의 입사각 θ가 0도일 때, fθ 렌즈계(FT)에 입사한 빔(LBn)은, 광축(AXf) 상을 따라서 진행한다. fθ 렌즈계(FT)로부터의 빔(LBn)은, 반사 미러(M24)에서 -Z방향으로 반사되고, 실린드리컬 렌즈(CYb)를 거쳐 기판(P)을 향해서 투사된다. fθ 렌즈계(FT) 및 모선이 Y방향과 평행한 실린드리컬 렌즈(CYb)에 의해서, 기판(P)에 투사되는 빔(LBn)은 기판(P)의 피조사면 상에서 직경 수㎛ 정도(예를 들면, 2~3㎛)의 미소한 스폿 광(SP)으로 수렴된다. 이상과 같이, 묘화 유닛(Un)에 입사한 빔(LBn)은, XZ평면 내에서 보았을 때, 반사 미러(M20)로부터 기판(P)까지 コ자 모양으로 크랭크된 광로를 따라서 절곡되고, -Z방향으로 진행하여 기판(P)에 투사된다. 6개의 묘화 유닛(U1~U6) 각각이 빔(LB1~LB6)의 각 스폿 광(SP)을 주주사 방향(Y방향)으로 일차원으로 주사하면서, 기판(P)을 장척 방향으로 반송하는 것에 의해서, 기판(P)의 피조사면이 스폿 광(SP)에 의해서 상대적으로 2차원 주사되어 기판(P) 상에는 묘화 라인(SL1~SL6) 각각에 의해 묘화되는 패턴이 Y방향으로 이어 맞춤된 상태로 노광된다.The incident angle? (Angle with respect to the optical axis AXf) of the beam LBn to the f? Lens system FT changes in accordance with the rotation angle? / 2 of the polygon mirror PM. When the incident angle? Of the beam LBn to the f? Lens system FT is 0 degree, the beam LBn incident on the f? Lens system FT travels along the optical axis AXf. The beam LBn from the f? lens system FT is reflected in the -Z direction by the reflection mirror M24 and is projected toward the substrate P via the cylindrical lens CYb. the beam LBn projected onto the substrate P by the f? lens system FT and the cylindrical lens CYb whose busbars are parallel to the Y direction is projected on the surface to be processed of the substrate P Converging to a minute spot light SP of 2 to 3 mu m. As described above, the beam LBn incident on the imaging unit Un is bent along the optical path cranked in a U-shape from the reflecting mirror M20 to the substrate P as viewed in the XZ plane, and the beam Z And is projected onto the substrate P. Each of the six drawing units U1 to U6 transports the substrate P in the longitudinal direction while scanning each spot light SP of the beams LB1 to LB6 in one direction in the main scanning direction Y direction, The surface to be inspected of the substrate P is relatively two-dimensionally scanned by the spotlight SP and a pattern drawn by each of the imaging lines SL1 to SL6 is exposed on the substrate P in a state of being aligned in the Y direction .
일례로서 묘화 라인(SLn(SL1~SL6))의 실효적인 주사 길이 LT를 50㎜, 스폿 광(SP)의 실효적인 직경 φ을 4㎛, 광원 장치(LS)로부터의 빔(LB)의 펄스 발광의 발진 주파수 Fa를 400MHz로 하고, 묘화 라인(SLn)(주주사 방향)을 따라서 스폿 광(SP)이 직경 φ의 1/2씩 오버랩되도록 펄스 발광시키는 경우, 스폿 광(SP)의 펄스 발광의 주주사 방향의 간격은 기판(P) 상에서 2㎛가 되며, 이것은 발진 주파수 Fa의 주기 Tf(=1/Fa)인 2.5nS(1/400MHz)에 대응한다. 또한, 이 경우, 묘화 데이터 상에서 규정되는 화소 사이즈 Pxy는, 기판(P) 상에서 4㎛ 각(角, 사각형의 한변 길이)으로 설정되고, 1화소는 주주사 방향과 부주사 방향 각각에 관해서 스폿 광(SP)의 2펄스분으로 노광된다. 따라서, 스폿 광(SP)의 주주사 방향의 주사 속도 Vsp와 발진 주파수 Fa는, Vsp = (φ/2)/Tf의 관계가 되도록 설정된다. 한편, 주사 속도 Vsp는, 폴리곤 미러(PM)의 회전 속도 VR(rpm)와, 실효적인 주사 길이 LT와. 폴리곤 미러(PM)의 반사면의 수 Np(=8)와, 폴리곤 미러(PM)의 한 개의 반사면(RP)에 의한 주사 효율 1/α에 근거하여, 이하와 같이 정해진다.The effective scanning length LT of the imaging lines SLn (SL1 to SL6) is 50 mm, the effective diameter of the spot light SP is 4 m, and the pulse light emission of the beam LB from the light source device LS When the oscillation frequency Fa of the spot light SP is 400 MHz and the spot light SP is pulse-emitted so as to overlap each other by 1/2 of the diameter? Along the drawing line SLn (main scanning direction) Direction is 2 mu m on the substrate P, which corresponds to 2.5 nS (1/400 MHz), which is the period Tf (= 1 / Fa) of the oscillation frequency Fa. In this case, the pixel size Pxy specified on the rendering data is set to 4 占 퐉 (one-side length of a square or a rectangle) on the substrate P, and one pixel has the spot light SP). Therefore, the scanning speed Vsp in the main scanning direction of the spotlight SP and the oscillation frequency Fa are set to be Vsp = (φ / 2) / Tf. On the other hand, the scanning speed Vsp is determined based on the rotation speed VR (rpm) of the polygon mirror PM, the effective scanning length LT and. On the basis of the number Np (= 8) of reflecting surfaces of the polygon mirror PM and the
Vsp=(8·α·VR·LT)/60[㎜/초]Vsp = (8?? VR? LT) / 60 [mm / sec]
따라서, 발진 주파수 Fa와 회전 속도 VR(rpm)는, 이하의 관계가 되도록 설정된다.Therefore, the oscillation frequency Fa and the rotation speed VR (rpm) are set to be the following relationship.
(φ/2)/Tf=(8·α·VR·LT)/60 … 식 (1)(? / 2) / Tf = (8?? VR? LT) / 60 ... Equation (1)
발진 주파수 Fa를 400MHz(Tf = 2.5nS), 스폿 광(SP)의 직경 φ을 4㎛로 했을 때, 발진 주파수 Fa로부터 규정되는 주사 속도 Vsp는, 0.8㎛/nS(= 2㎛/2.5nS)가 된다. 이 주사 속도 Vsp에 대응시키기 위해서는, 주사 효율 1/α을 0.3(α≒3.33), 주사 길이 LT를 50㎜로 했을 때, 식 (1)의 관계로부터, 8면의 폴리곤 미러(PM)의 회전 속도 VR를 36000rpm으로 설정하면 된다. 또한, 이 경우의 주사 속도 Vsp = 0.8㎛/nS는, 시속으로 환산하면 2880Km/h이다. 이와 같이, 주사 속도 Vsp가 고속이 되면, 패턴의 묘화 개시 타이밍을 결정하는 원점 센서(빔 송광계(60a)와 빔 수광계(60b))로부터의 원점 신호의 발생 타이밍의 재현성도 높일 필요가 있다. 예를 들면, 1화소의 사이즈를 4㎛로 하고, 묘화해야 할 패턴의 최소 치수(최소 선폭)를 8㎛(2화소분)로 했을 때, 기판(P) 상에 이미 형성된 패턴에 새로운 패턴을 겹쳐서 노광하는 세컨드 노광일 때의 겹침 정밀도(허용되는 위치 오차의 범위)는, 최소 선폭의 1/4 ~ 1/5 정도로 할 필요가 있다. 즉, 최소 선폭이 8㎛인 경우, 위치 오차의 허용 범위는 2㎛ ~ 1.6㎛가 된다. 이 값은, 광원 장치(LS)로부터의 빔(LB)의 발진 주기 Tf(2.5nS)에 대응한 스폿 광(SP)의 2펄스분의 간격 이하이며, 스폿 광(SP)의 1펄스분의 오차가 허용되지 않는 것을 의미한다. 그 때문에, 패턴의 묘화 개시 타이밍(개시 위치)을 결정하는 원점 신호의 발생 타이밍의 재현성은, 주기 Tf(2.5nS) 이하로 설정하는 것이 필요하다.The scanning speed Vsp defined by the oscillation frequency Fa is 0.8 m / nS (= 2 m / 2.5 ns) when the oscillation frequency Fa is 400 MHz (Tf = 2.5 nS) and the diameter? Of the spot light SP is 4 m. . In order to correspond to the scanning speed Vsp, the rotation of the polygon mirror PM on the eight sides from the relation of the expression (1) when the
도 2에 나타내는 원점 검출 센서(이하, 단순히 '원점 센서'라고도 함)를 구성하는 빔 수광계(60b)는, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP)의 회전 위치가, 반사면(RP)에 의한 묘화용 빔(LBn)의 스폿 광(SP)의 주사가 개시 가능하게 되기 직전의 소정 위치에 오면 원점 신호(SZn)를 발생한다. 폴리곤 미러(PM)는, 8개의 반사면(RP)를 가지므로, 빔 수광계(60b)는, 폴리곤 미러(PM)의 1회전 중에 8회의 원점 신호(SZn)를 출력하게 된다. 원점 신호(SZn)는, 도시하지 않은 묘화 제어 장치에 보내어지고, 원점 신호(SZn)가 발생하고 나서, 소정의 지연 시간 Tdn만큼 경과한 후에 스폿 광(SP)의 묘화 라인(SLn)을 따른 주사가 개시된다.The
도 3은, 묘화 유닛(Un) 내에서의 폴리곤 미러(PM), fθ 렌즈계(FT) 및 원점 센서(광의의 원점 검출기) 등을 구성하는 빔 수광계(60b)의 배치를 XY면 내에서 본 도면이다. 도 3에서는, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP) 중 1개의 반사면(RPa)을 향해서, 빔 송광계(60a)로부터의 레이저 빔(Bga)이 투사되고, 각도 범위 θf로 주사 되는 묘화용 빔(LBn)의 스폿 광(SP)이 묘화 라인(SLn)의 묘화 개시점에 위치한 순간의 반사면(RPa)의 각도 상태를 나타내고 있다. 여기서, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP(RPa))은, fθ 렌즈계(FT)의 광축(AXf)과 직교하는 입사 동면(瞳面)에 위치하도록 배치된다. 엄밀하게는, fθ 렌즈계(FT)에 입사하는 빔(LBn)의 주광선이 광축(AXf)과 동축(同軸)으로 된 순간의 반사면(RP(RPa))의 각도 위치에 있어서, 반사 미러(M23)로부터 폴리곤 미러(PM)로 향하는 빔(LBn)의 주광선과 광축(AXf)이 교차하는 위치에 반사면(RP(RPa))이 설정된다. 또한, fθ 렌즈계(FT)의 주면(主面)으로부터 기판(P)의 표면(스폿 광(SP)의 집광점)까지의 거리가 초점 거리 fo이다.3 is a diagram showing the arrangement of the
레이저 빔(Bga)은, 기판(P)의 감광성 기능층에 대해서 비감광성의 파장역의 평행 광속으로서 반사면(RPa)에 투사된다. 반사면(RPa)에서 반사한 레이저 빔(Bga)의 반사 빔(Bgb)은, 도 3의 상태에서는 fθ 렌즈계(FT)의 방향을 향하고 있지만, 도 3의 위치에 대해서 일정 시간 전에, 반사면(RPa)은 반사면(RPa')의 각도 위치로 되어 있고, 반사 빔(Bgb)은 빔 수광계(60b)를 구성하는 렌즈계(광학 소자)(GLb)에 입사하고, 반사 미러(Mb)에서 반사되어 광전 변환 소자(광전 검출기)(DTo)에 이른다. 반사 빔(Bgb)(평행 광속)은, 렌즈계(GLb)에 의해서 광전 변환 소자(DTo)의 수광면 상에 스폿 광(SPr)으로서 집광되고, 렌즈계(GLb)에 반사 빔(Bgb)이 입사하고 있는 동안, 스폿 광(SPr)은 폴리곤 미러(PM)의 회전에 수반하여 광전 변환 소자(DTo)의 수광면을 횡단하도록 주사되고, 광전 변환 소자(협의의 원점 검출기)(DTo)는 원점 신호(SZn)를 발생한다. 본 실시 형태에서는, 원점 신호(SZn)의 발생 타이밍의 재현성을 높이기 위해서, 묘화용 빔(LBn)의 스폿 광(SP)의 기판(P) 상에서의 주사 속도 Vsp에 비해, 원점 검출용 반사 빔(Bgb)의 스폿 광(SPr)의 광전 변환 소자(DTo) 상에서의 주사 속도를 빠르게 하도록, 렌즈계(GLb)의 초점 거리를 fθ 렌즈계(FT)의 초점 거리 fo보다도 크게 한다.The laser beam Bga is projected onto the reflective surface RPa as a parallel light flux in the non-photosensitive wavelength range with respect to the photosensitive functional layer of the substrate P. [ Although the reflected beam Bgb of the laser beam Bga reflected from the reflecting surface RPa is directed to the direction of the f? Lens system FT in the state of Fig. 3, The reflective beam Bbb is incident on the lens system (optical element) GLb constituting the
도 4는, 도 2, 도 3에 나타낸 빔 송광계(60a)와 빔 수광계(60b)와의 배치를 간략화하여 나타낸 도면이며, 빔 송광계(60a)는, 레이저 빔(Bga)(이하, 단순히 '빔(Bga)'이라고도 함)을 연속 발광하는 반도체 레이저 광원(LDo)과, 그 광원으로부터의 빔(Bga)을 평행 광속으로 하는 콜리메이터 렌즈(렌즈계)(GLa)를 구비한다. 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP(RPa))의 각도 변화를 고정밀도로 안정되게 검출하기 위해서, 반사면(RP(RPa))에 투사되는 빔(Bga)은, 반사면(RP(RPa))의 회전 방향(XY면과 평행한 주주사 방향)에 관해서, 어느 정도의 폭을 가지는 평행 광속으로 된다. 한편, 빔 수광계(60b)에서는, 반사 빔(Bgb)을 광전 변환 소자(DTo) 상에서 주주사 방향에 관하여 작게 좁혀진 스폿 광(SPr)으로 집광하는 것이 바람직하다. 그 때문에, 초점 거리 Fgs의 렌즈계(GLb)가 마련된다. 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP(RPa))으로부터 렌즈계(GLb)까지의 거리는, 반사 빔(Bgb)이 평행 광속으로 되므로, 비교적 자유롭게 설정할 수 있다. 광전 변환 소자(DTo)의 수광면은, 렌즈계(GLb)의 후측의 초점 거리 Fgs의 위치에 배치된다. 반사면(RP(RPa))에서 반사한 반사 빔(Bgb)이 렌즈계(GLb)의 광축과 동축으로 입사했을 때, 반사 빔(Bgb)의 스폿 광(SPr)이 광전 변환 소자(DTo)의 수광면의 거의 중앙에 위치하도록 설정된다.4 is a view showing a simplified arrangement of the
렌즈계(GLb)의 광축에 대해서, 주주사 방향으로 약간 기울어진 반사 빔(Bgb')이 입사했을 경우에도, 반사 빔(Bgb')은 광전 변환 소자(DTo)의 수광면과 거의 동일한 면 내에 스폿 광(SPr)으로 되어 집광된다. 렌즈계(GLb)로부터 광전 변환 소자(DTo)로 향하는 반사 빔(Bgb')은, 텔레센트릭일 필요는 없고, 광전 변환 소자(DTo)의 수광면을 횡단하는 스폿 광(SPr)의 속도를 보다 높이기 위해서, 오히려 비텔레센트릭인 것이 좋다. 이상과 같이, 렌즈계(GLb)의 초점 거리 Fgs와 fθ 렌즈계(FT)의 초점 거리 fo를 Fgs>fo로 설정하는 것에 의해서, 광전 변환 소자(DTo)로부터 출력되는 원점 신호(SZn)의 발생 타이밍의 재현성(정확함)을 높일 수 있다. 원점 신호(SZn)의 재현성의 구하는 방법이나 재현성의 향상의 정도 등에 대해서는 후술한다.Even when the reflected beam Bgb 'slightly inclined in the main scanning direction is incident on the optical axis of the lens system GLb, the reflected beam Bgb' is incident on the optical axis of the spot light (SPr) and is condensed. The reflected beam Bgb 'directed from the lens system GLb to the photoelectric conversion element DTo does not need to be telecentric but needs to be set so that the speed of the spot light SPr traversing the light receiving surface of the photoelectric conversion element DTo is To be high, it is rather non - telecentric. As described above, by setting the focal length Fgs of the lens system GLb and the focal length fo of the f? Lens system FT to Fgs> fo, it is possible to determine the timing of generation of the origin signal SZn output from the photoelectric conversion element DTo Reproducibility (accuracy) can be increased. The method of obtaining the reproducibility of the origin signal SZn and the degree of improvement of the reproducibility will be described later.
도 5는, 광전 변환 소자(DTo)의 상세한 구성을 나타내며, 본 실시 형태에서는, 예를 들면, 하마마츠 포트닉스 주식회사제의 레이저 빔 동기 검출용 포토 IC로서 판매되고 있는 S9684 시리즈를 이용한다. 이 포토 IC는, 도 5와 같이, 스폿 광(SPr)의 주사 방향으로 좁은 갭(불감대)을 사이에 두고 늘어놓은 2개의 PIN 포토 다이오드에 의한 수광면(PD1, PD2), 전류 증폭부(IC1, IC2), 및 콤퍼레이터부(IC3)를 1개로 패키징한 것이다. 스폿 광(SPr)이 수광면(PD1, PD2)의 순으로 횡단하면, 전류 증폭부(IC1, IC2) 각각은, 도 5의 (A)에 나타내는 것과 같은 출력 신호(STa, STb)를 발생한다. 최초로 스폿 광(SPr)를 받는 수광면(PD1)으로부터의 광전류를 증폭하는 전류 증폭부(IC1)에는, 일정한 오프셋 전압(기준 전압)(Vref)이 인가되고, 전류 증폭부(IC1)의 출력 신호(STa)는, 수광면(PD1)에서 발생하는 광전류가 영일 때에 기준 전압(Vref)이 되도록 바이어스되어 있다. 콤퍼레이터부(IC3)는, 도 5의 (B)에 나타내는 것과 같이, 출력 신호(STa, STb)의 레벨을 비교하여, STa>STb일 때는 H레벨, STa<STb일 때는 L레벨이 되는 로직 신호를 원점 신호(SZn)로서 출력한다. 본 실시 형태에서는, 원점 신호(SZn)가 H레벨로부터 L레벨로 천이한 시점을 원점 시각(원점 위치)(Tog)이라고 하고, 원점 신호(SZn)의 발생 타이밍은 원점 시각(Tog)을 의미하는 것으로 한다. 또한 여기서의 원점 위치(원점 시각(Tog))는, 예를 들면, fθ 렌즈계(FT)의 광축(AXf)이 통과하는 기판(P) 상의 점을 기준점으로 했을 때, 그 기준점으로부터 스폿 광(SP)의 주주사 방향으로 항상 일정 거리만큼 떨어지도록 설정되는 절대적인 위치로서의 원점을 의미하는 것이 아니라, 묘화 라인(SLn)에 따른 패턴 묘화의 개시 타이밍에 대한 소정 거리 직전(혹은 소정 시간 전)을 상대적으로 나타내는 것이다.Fig. 5 shows a detailed configuration of the photoelectric conversion element DTo. In the present embodiment, for example, S9684 series sold by Hamamatsu Portix Co., Ltd. is used as a photo IC for laser beam synchronization detection. As shown in Fig. 5, the photo IC includes light receiving surfaces PD1 and PD2 of two PIN photodiodes arranged in a narrow gap (dead band) in the scanning direction of the spot light SPr, IC1 and IC2, and a comparator IC3 are packaged in a single package. When the spot light SPr traverses the light receiving surfaces PD1 and PD2 in this order, each of the current amplifying units IC1 and IC2 generates the output signals STa and STb as shown in Fig. 5A . A constant offset voltage (reference voltage) Vref is applied to the current amplification section IC1 for amplifying the photocurrent from the light receiving surface PD1 receiving the spotlight SPr for the first time, The photodiode STa is biased to be the reference voltage Vref when the photocurrent generated on the light-receiving surface PD1 is zero. The comparator IC3 compares the levels of the output signals STa and STb and outputs a logic signal that is at the H level when STa> STb and at the L level when STa <STb, as shown in FIG. As the origin signal SZn. In the present embodiment, a time point at which the origin signal SZn transits from the H level to the L level is referred to as an origin time point (origin point) Tog and a generation timing of the origin point signal SZn means an origin time point Tog . The origin position (origin time point Tog) here is a point at which the optical axis AXf of the f? Lens system FT passes, as the reference point, (Or a predetermined time before) the start timing of pattern drawing along the drawing line SLn, rather than referring to the origin as an absolute position which is always set to fall by a certain distance in the main scanning direction of the drawing line SLn will be.
원점 시각(Tog)은, 출력 신호(STa)의 레벨이 강하하면서, 출력 신호(STb)의 레벨이 상승하고 있는 도중에, 출력 신호(STa, STb)의 레벨이 일치한 순간이 된다.출력 신호(STa, STb)의 레벨 변화(상승이나 강하의 파형)는, 수광면(PD1, PD2)의 폭치수와 스폿 광(SPr)의 크기와의 관계, 스폿 광(SPr)의 주사 속도 Vh와 수광면(PD1, PD2)의 응답성 등에 의해서 변화할 수 있지만, 스폿 광(SPr)의 직경이 불감대의 폭치수보다는 크고, 수광면(PD1)의 폭치수보다도 작으면, 출력 신호(STa, STb) 각각은, 도 5의 (A)와 같은 레벨 변화에 의한 파형이 되어, 안정적인 원점 신호(SZn)를 얻을 수 있다.The origin time Tog becomes a moment at which the levels of the output signals STa and STb coincide with each other while the level of the output signal STa rises while the level of the output signal STb rises. STa and STb of the spot light SPr are determined based on the relationship between the width dimension of the light receiving surfaces PD1 and PD2 and the size of the spot light SPr and the relationship between the scanning speed Vh of the spot light SPr and the light- When the diameter of the spot light SPr is larger than the width dimension of the dead band and smaller than the width dimension of the light receiving surface PD1, the output signals STa and STb Becomes a waveform due to the level change as shown in Fig. 5A, and a stable origin signal SZn can be obtained.
도 6은, 광원 장치(LS)로부터의 빔(LB)을 6개의 묘화 유닛(U1~U6) 중 어느 1개에 선택적으로 배분하기 위한 선택용 광학 소자(OSn(OS1~OS6))를 포함하는 빔 전환부의 개략적인 구성을 나타낸다. 도 6의 각 부재의 부호는, 도 1에 나타낸 부재와 동일한 것이지만, 도 1 중에 나타낸 반사 미러(M1~M12)는 적절히 생략되어 있다. 파이버 앰프 레이저 광원으로 구성되는 광원 장치(LS)는, 묘화 제어 장치(200)에 접속되어 각종의 제어 정보(SJ)를 교환한다. 광원 장치(LS)는, 내부에 빔(LB)을 펄스 발광시킬 때의 발진 주파수 Fa(예를 들면, 400MHz)의 클록 신호(CLK)를 발생하는 클록 회로를 구비하며, 묘화 제어 장치(200)로부터 보내져 오는 묘화 유닛(Un)마다의 묘화 데이터(SDn)(1화소를 1비트로 하는 비트 맵 데이터)에 근거하여, 빔(LBn)을 클록 신호(CLK)에 응답하여 버스트 모드(소정의 클록 펄스 수(數)분(分)의 발광과 소정의 클록 펄스 수(數)분(分)의 발광 정지의 반복)로 펄스 발광한다.Fig. 6 is a diagram showing an example in which the selection optical element OSn (OS1 to OS6) for selectively distributing the beam LB from the light source device LS to one of the six drawing units U1 to U6 And shows a schematic configuration of the beam switching unit. The reference numerals of the respective members in Fig. 6 are the same as those shown in Fig. 1, but the reflection mirrors M1 to M12 shown in Fig. 1 are appropriately omitted. The light source device LS constituted by the fiber amplifier laser light source is connected to the
묘화 제어 장치(200)는, 묘화 유닛(U1~U6) 각각의 원점 센서(광전 변환 소자(DTo))로부터 출력되는 원점 신호(SZn(SZ1~SZ6))를 입력하여, 묘화 유닛(U1~U6) 각각의 폴리곤 미러(PM)의 회전 속도와 회전 각도 위상이 지정된 상태가 되도록, 폴리곤 미러(PM)의 회전 모터(RM)를 제어하는 폴리곤 회전 제어부와, 선택용 광학 소자(OSn(OS1~OS6)) 각각에 공급되는 초음파 신호로서의 구동 신호(DF1~DF6)의 온/오프(인가/비인가)를 원점 신호(SZn(SZ1~SZ6))에 근거하여 제어하는 빔 전환 제어부를 구비한다. 또한 도 6에서는, 6개의 선택용 광학 소자(OS1~OS6) 중 선택용 광학 소자(OS4)가 선택되어, 광원 장치(LS)로부터의 빔(LB)(묘화 유닛(U4)으로 묘화되는 패턴의 묘화 데이터에 의해 강도 변조되어 있음)을 입사 미러(IM4)를 향해서 편향하고, 빔(LB4)으로서 묘화 유닛(U4)에 공급하고 있는 상태를 나타내고 있다. 이와 같이, 선택용 광학 소자(OS1~OS6)를 빔(LB)의 광로에 직렬로 마련하면, 선택용 광학 소자(OSn) 각각이 가지는 투과율이나 회절 효율에 의해서, 광원 장치(LS)로부터의 선택용 광학 소자(OSn)의 순번에 따라, 선택된 빔(LB1~LB6)의 강도(펄스 광의 피크 강도)가 다르다. 그 때문에, 묘화 유닛(U1~U6) 각각에 입사하는 빔(LB1~LB6)의 상대적인 강도 차이가, 소정의 허용 범위 내(예를 들면,±5% 이내)가 되도록, 묘화 제어 장치(200)는, 구동 신호(DF1~DF6) 각각의 레벨(고주파 신호의 진폭이나 전력)을 조정한다.The
도 7은, 선택용 광학 소자(OSn(OS1~OS6)) 및 입사 미러(IMn(IM1~IM6)) 주위의 구체적인 구성을 나타내는 도면이다. 선택용 광학 소자(OSn)에는, 광원 장치(LS)로부터 사출되는 빔(LB)이, 예를 들면 직경 1㎜ 이하의 미소한 지름(제1 지름)의 평행 광속으로서 입사한다. 고주파 신호(초음파 신호)인 구동 신호(DFn)가 입력되고 있지 않은 기간(구동 신호(DFn)가 오프)에는, 입사한 빔(LB)이 선택용 광학 소자(OSn)에 의해 회절되지 않고 그대로 투과한다. 투과한 빔(LB)은, 그 광로 상에 광축(AXb)을 따라서 마련된 집광 렌즈(Ga) 및 콜리메이트 렌즈(Gb)를 투과하여, 후단의 선택용 광학 소자(OSn)에 입사한다. 이 때 선택용 광학 소자(OSn)를 거쳐 집광 렌즈(Ga) 및 콜리메이트 렌즈(Gb)를 통과하는 빔(LB)은, 광축(AXb)과 동축으로 한다. 집광 렌즈(Ga)는, 선택용 광학 소자(OSn)를 투과한 빔(LB)(평행 광속)을, 집광 렌즈(Ga)와 콜리메이트 렌즈(Gb)와의 사이에 위치하는 면(Ps)의 위치에서 빔 웨이스트가 되도록 집광한다. 콜리메이트 렌즈(Gb)는, 면(Ps)의 위치로부터 발산하는 빔(LB)을 평행 광속으로 한다. 콜리메이트 렌즈(Gb)에 의해서 평행 광속으로 된 빔(LB)의 지름은, 제1 지름이 된다. 집광 렌즈(Ga)의 후측 초점 위치와 콜리메이트 렌즈(Gb)의 전측 초점 위치는, 소정의 허용 범위 내에서 면(Ps)과 일치하고 있고, 집광 렌즈(Ga)의 전측 초점 위치는 선택용 광학 소자(OSn) 내의 회절점과 소정의 허용 범위 내에서 일치하도록 배치된다.Fig. 7 is a diagram showing a specific configuration around the optical elements OSn (OS1 to OS6) and the incident mirrors IMn (IM1 to IM6). The beam LB emitted from the light source LS is incident on the selection optical element OSn as a parallel beam of a minute diameter (first diameter) of, for example, 1 mm or less in diameter. The incident beam LB is not diffracted by the selection optical element OSn but transmitted as it is during the period in which the drive signal DFn as the high frequency signal (ultrasonic signal) is not inputted (the drive signal DFn is off) do. The transmitted beam LB passes through the condenser lens Ga and the collimator lens Gb provided along the optical axis AXb on the optical path and enters the optical element OSn on the subsequent stage. At this time, the beam LB passing through the condensing lens Ga and the collimator lens Gb through the selection optical element OSn is coaxial with the optical axis AXb. The condensing lens Ga is a condensing lens that converts the beam LB (parallel light flux) transmitted through the selection optical element OSn to the position Ps of the surface Ps positioned between the condensing lens Ga and the collimator lens Gb To be a beam waist. The collimator lens Gb uses the beam LB diverging from the position of the surface Ps as a parallel beam. The diameter of the beam LB, which is collimated by the collimator lens Gb, becomes the first diameter. The rear focal position of the condensing lens Ga and the front focal position of the collimator lens Gb coincide with the plane Ps within a predetermined allowable range, Are arranged to coincide with the diffraction points in the element OSn within a predetermined allowable range.
한편, 고주파 신호인 구동 신호(DFn)가 선택용 광학 소자(OSn)에 인가되고 있는 기간에는, 입사한 빔(LB)이 선택용 광학 소자(OSn)에 의해서 회절된 빔(LBn)(1차 회절광)과, 회절되지 않았던 0차의 빔(LBnz)이 발생한다. 입사하는 빔(LB)의 강도를 100%로 하고, 선택용 광학 소자(OSn)의 투과율에 의한 저하를 무시했을 때, 회절된 빔(LBn)의 강도는 최대로 80% 정도이며, 나머지 20% 정도가 0차의 빔(LBnz)의 강도가 된다. 0차의 빔(LBnz)은, 집광 렌즈(Ga)와 콜리메이트 렌즈(Gb)를 통과하여, 또한 후단의 선택용 광학 소자(OSn)를 투과하여 흡수체(TR)에서 흡수된다. 구동 신호(DFn)의 고주파의 주파수에 따른 회절각으로 -Z방향으로 편향된 빔(LBn)(평행 광속)은, 집광 렌즈(Ga)를 투과하여, 면(Ps) 상에 마련된 입사 미러(IMn)로 향한다. 집광 렌즈(Ga)의 전측 초점 위치가 선택용 광학 소자(OSn) 내의 회절점과 광학적으로 공역이므로, 집광 렌즈(Ga)로부터 입사 미러(IMn)로 향하는 빔(LBn)은, 광축(AXb)으로부터 편심한 위치를 광축(AXb)과 평행하게 진행하고, 면(Ps)의 위치에서 빔 웨이스트가 되도록 집광(수렴)된다. 그 빔 웨이스트의 위치는, 묘화 유닛(Un)을 거쳐 기판(P) 상에 투사되는 스폿 광(SP)과 광학적으로 공역이 되도록 설정되어 있다.On the other hand, during a period in which the drive signal DFn as a high-frequency signal is being applied to the selection optical element OSn, the incident beam LB passes through the beam LBn diffracted by the selection optical element OSn Diffracted light) and a zero-order beam LBnz that has not been diffracted. The intensity of the diffracted beam LBn is about 80% at the maximum when the intensity of the incident beam LB is 100% and the decrease due to the transmittance of the selection optical element OSn is ignored, Is the intensity of the zero-order beam LBnz. The zero order beam LBnz passes through the condenser lens Ga and the collimator lens Gb and is transmitted through the rear selection optical element OSn to be absorbed by the absorber TR. The beam LBn (parallel light flux) deflected in the -Z direction by the diffraction angle corresponding to the frequency of the high frequency of the drive signal DFn passes through the condenser lens Ga and is incident on the incident mirror IMn provided on the surface Ps, . The beam LBn directed from the condenser lens Ga to the incident mirror IMn passes through the optical axis AXb from the optical axis AXb because the front focal position of the condensing lens Ga is optically conjugate with the diffraction point in the selection optical element OSn. And the eccentric position proceeds parallel to the optical axis AXb and converges (converges) to be a beam waist at the position of the surface Ps. The position of the beam waist is set so as to be optically conjugate with the spot light SP projected onto the substrate P via the drawing unit Un.
입사 미러(IMn)의 반사면 또는 그 근방을 면(Ps)의 위치에 배치하는 것에 의해서, 선택용 광학 소자(OSn)에 의해 회절된 빔(LBn)은, 입사 미러(IMn)에서 -Z방향으로 반사되고, 콜리메이트 렌즈(Gc)를 거쳐 광축(AX1)(도 2 참조)을 따라서 묘화 유닛(Un)에 입사한다. 콜리메이트 렌즈(Gc)는, 집광 렌즈(Ga)에 의해서 수렴/발산된 빔(LBn)을, 콜리메이트 렌즈(Gc)의 광축(AX1)과 동축의 평행 광속으로 한다. 콜리메이트 렌즈(Gc)에 의해서 평행 광속으로 된 빔(LBn)의 지름은, 제1 지름과 거의 동일하게 된다. 집광 렌즈(Ga)의 후측 초점과 콜리메이트 렌즈(Gc)의 전측 초점은, 소정의 허용 범위 내에서, 입사 미러(IMn)의 반사면 또는 그 근방에 배치된다.The beam LBn diffracted by the selection optical element OSn is reflected by the incident mirror IMn in the -Z direction from the incident mirror IMn by arranging the reflecting surface of the incident mirror IMn or the vicinity thereof at the position of the surface Ps And is incident on the imaging unit Un along the optical axis AX1 (see Fig. 2) via the collimator lens Gc. The collimator lens Gc converts the beam LBn converged / diverged by the condenser lens Ga into a parallel light beam coaxial with the optical axis AX1 of the collimator lens Gc. The diameter of the beam LBn made parallel to the collimator lens Gc becomes substantially equal to the first diameter. The rear focal point of the condensing lens Ga and the front focal point of the collimator lens Gc are disposed at or near the reflecting surface of the entrance mirror IMn within a predetermined allowable range.
이상과 같이, 집광 렌즈(Ga)의 전측 초점 위치와 선택용 광학 소자(OSn) 내의 회절점을 광학적으로 공역으로 하고, 집광 렌즈(Ga)의 후측 초점 위치인 면(Ps)에 입사 미러(IMn)를 배치하면, 선택용 광학 소자(OSn)의 구동 신호(DFn)의 주파수를 규정 주파수로부터 ±Δfs만큼 변화시키는 것에 의해, 빔(LBn)의 면(Ps) 상에서의 집광점의 광축(AXb)에 대한 편심량(시프트량)을 변화시킬 수 있다. 그 결과, 묘화 유닛(Un)으로부터 기판(P) 상에 투사되는 빔(LBn)의 스폿 광(SP)을, 부주사 방향으로 ±ΔSFp만큼 시프트시킬 수 있다. 그 시프트량(|ΔSFp|)은, 선택용 광학 소자(OSn) 자체의 편향각의 최대 범위, 입사 미러(IMn)의 반사면의 크기, 묘화 유닛(Un) 내의 폴리곤 미러(PM)까지의 광학계(릴레이계)의 배율, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP)의 Z방향의 폭, 폴리곤 미러(PM)로부터 기판(P)까지의 배율(fθ 렌즈계(FT)의 배율) 등에 의한 제한을 받지만, 스폿 광(SP)의 기판(P) 상의 실효적인 사이즈(지름) 정도, 혹은 묘화 데이터 상에서 정의되는 화소 치수(Pxy) 정도의 범위에서 조정 가능하다. 이것에 의해서, 묘화 유닛(Un) 각각에 의해 기판(P) 상에 묘화되는 새로운 패턴과 기판(P) 상에 이미 형성된 패턴과의 겹침 오차, 혹은 묘화 유닛(Un) 각각에 의해 기판(P) 상에 묘화되는 새로운 패턴 사이의 이음 오차를, 고정밀도로 또한 고속으로 보정할 수 있다.As described above, the front focal position of the condensing lens Ga and the diffraction point in the selection optical element OSn are optically conjugated with each other, and the incident mirror IMn The optical axis AXb of the light-converging point on the surface Ps of the beam LBn can be changed by changing the frequency of the drive signal DFn of the optical element OSn for selection by +/-? The amount of eccentricity (shift amount) can be changed. As a result, the spot light SP of the beam LBn projected onto the substrate P from the imaging unit Un can be shifted by ± ΔSFp in the sub-scanning direction. The shift amount |SFp | is calculated based on the maximum range of the deflection angle of the optical element OSn itself, the size of the reflecting surface of the incident mirror IMn, the magnitude of the reflecting surface of the optical system (Relay system), the limit of the reflection plane RP of the polygon mirror PM in the Z direction, the magnification from the polygon mirror PM to the substrate P (magnification of the f? Lens system FT) But can be adjusted in the range of about the effective size (diameter) of the spot light SP on the substrate P or about the pixel size Pxy defined on the painting data. This makes it possible to prevent overlapping errors between a new pattern to be drawn on the substrate P and a pattern already formed on the substrate P by each of the drawing units Un, It is possible to correct the joint error between the new patterns to be imaged on the wafer with high accuracy and high speed.
다음으로, 도 8, 도 9를 참조하여, 도 3, 도 4와 같이 구성된 원점 센서(빔 송광계(60a)와 빔 수광계(60b))로부터의 원점 신호(SZn)의 발생 타이밍의 재현성(편차 오차)을 계측 및 연산하는 방법을 설명한다. 이 계측이나 연산은, 도 6에 나타낸 묘화 제어 장치(200) 내의 프로세서(CPU) 등을 이용하여 실시할 수 있고, 원점 신호(SZn)를 외부의 파형 계측 기기 등에 보내 실시해도 된다. 도 8은, 도 3 또는 도 4에 나타낸 8면의 폴리곤 미러(PM)의 평면도이며, 여기에서는, 8개의 반사면(RP) 각각에 관해서, 도 5의 (B)와 같이 발생하는 원점 신호(SZn)의 재현성을 구하기 위해, 8개의 반사면(RP)를 폴리곤 미러(PM)의 회전 방향(시계회전)과 역방향으로, RPa, RPb, RPc, RPd, RPe, RPf, RPg, RPh로 한다. 또한, 폴리곤 미러(PM)의 상면(또는 하면)에는, 폴리곤 미러(PM)의 회전의 원점을 검출하기 위한 회전 기준 마크(Mcc)가 형성되어 있다. 회전 기준 마크(Mcc)는, 폴리곤 미러(PM)가 1회전할 때마다 펄스 모양의 검출 신호를 출력하는 반사형의 광전 센서('주회(周回) 검출 센서'라고도 함)에 의해서 검출된다. 원점 신호(SZn)의 재현성을 계측할 때에는, 원점 센서가 검출하는 폴리곤 미러(PM)의 반사면을 특정해 둘 필요가 있으므로, 주회 검출 센서로부터의 검출 신호(회전 기준 마크(Mcc))를 기준으로, 폴리곤 미러(PM)의 각 반사면(RPa~RPh)을 특정하는 것으로 한다.Next, with reference to Figs. 8 and 9, reproducibility of the generation timing of the origin signal SZn from the origin sensor (the
또한, 원점 신호(SZn)의 발생 타이밍의 재현성을 계측할 때는, 폴리곤 미러(PM)의 속도 변동(속도 불규일)에 의한 영향을 고려할 필요가 있다. 폴리곤 미러(PM)의 속도 변동은 상기의 주회 검출 센서에 의해서도 계측 가능하지만, 본 실시 형태에서는, 원점 신호(SZn)에 근거하여 폴리곤 미러(PM)의 속도 변동을 계측한다. 앞서 예시한 것과 같이, 폴리곤 미러(PM)를 36000rpm으로 회전시키도록, 묘화 제어 장치(200) 내의 폴리곤 회전 제어부에서 서보 제어했다고 하면, 폴리곤 미러(PM)는 1초 동안에 600 회전하게 되고, 설계상의 1회전분의 주회 시간 TD는, 1/600초(≒1666.667μS)가 된다. 그래서, 원점 신호(SZn) 중의 임의의 하나의 펄스의 원점 시각(Tog)으로부터 계수하여 9번째의 펄스의 원점 시각(Tog)까지의 실제의 주회 시간 TD를, 광원 장치(LS)가 펄스 발광에 이용하는 발진 주파수 Fa보다도 높은 주파수(예를 들면 2배 이상)의 클록 펄스 등을 이용하여 반복 계측한다. 폴리곤 미러(PM)는, 관성을 수반하여 고속 회전하므로, 1회전 중에 속도 불균일이 생길 가능성은 낮지만, 서보 제어의 특성 등에 따라서는, 수 mS ~ 수십 mS의 주기로 설계상의 주회 시간 TD가 약간 변동하는 경우가 있다.Further, when measuring the reproducibility of the timing of generation of the origin signal SZn, it is necessary to consider the influence of the speed fluctuation (speed imbalance) of the polygon mirror PM. The velocity fluctuation of the polygon mirror PM can be measured by the above-described main-current detecting sensor, but in this embodiment, the velocity fluctuation of the polygon mirror PM is measured based on the origin signal SZn. Assuming that the polygon mirror PM is rotated at 36,000 rpm and the polygon mirror PM in the
도 9는, 원점 신호(SZn)의 발생 타이밍의 재현성(편차)을 계측하는 방법을 설명하는 도면이다. 여기에서는, 설명을 간단하게 하기 위해, 도 8에 나타낸 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RPa)에 대응하여 발생하는 원점 신호(SZn)의 원점 시각(Tog2)의 재현성의 구하는 방법을 예시하지만, 다른 반사면(RPb~RPh) 각각에 대해서도 마찬가지로 계측할 수 있다. 원점 시각(Tog2)의 1개 직전의 타이밍에 발생하는 원점 시각(Tog1)은, 도 8의 경우, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RPh)에 대응하여 발생한 원점 신호(SZn)로서 얻어진다. 그래서, 폴리곤 미러(PM)를 규정의 속도로 회전시킨 상태에서, 반사면(RPh)에 대응하여 발생한 원점 시각(Tog1)으로부터, 다음의 반사면(RPa)에 대응한 원점 시각(Tog2)까지의 원점 간격 시간 ΔTmn(n=1, 2, 3,…의 주회수)를, 폴리곤 미러(PM)의 1회전마다 다수회(예를 들면 10회 이상) 반복 계측한다. 도 9에서는, 간단히 하기 위해서, 폴리곤 미러(PM)가 7 회전하고 있는 동안에 발생하는 원점 신호(SZn(a)1~SZn(a)7) 각각의 파형을, 반사면(RPh)에 대응하여 얻어진 원점 시각(Tog1)을 시간축 상에서 맞추어 늘어 놓아 나타내고 있다. 9 is a view for explaining a method of measuring the reproducibility (deviation) of the generation timing of the origin signal SZn. Here, for simplicity of description, a method of obtaining the reproducibility of the origin time Tog2 of the origin signal SZn generated corresponding to the reflecting surface RPa of the polygon mirror PM shown in Fig. 8 is exemplified, The same can be applied to each of the other reflection surfaces RPb to RPh. The origin time Tog1 occurring at the immediately preceding timing of the origin time Tog2 is obtained as the origin signal SZn generated corresponding to the reflection surface RPh of the polygon mirror PM in the case of Fig. Thus, in a state in which the polygon mirror PM is rotated at the prescribed speed, the time from the origin time Tog1 corresponding to the reflection surface RPh to the origin time Tog2 corresponding to the next reflection surface RPa (For example, 10 times or more) for each rotation of the polygon mirror PM is repeatedly measured at the time point of the origin interval time? Tmn (n = 1, 2, 3, ...). 9, for the sake of simplicity, the waveforms of the origin signals SZn (a) 1 to SZn (a) 7 generated while the polygon mirror PM is being rotated seven times are shown as waveforms obtained in correspondence with the reflection surface RPh And the origin time (Tog1) is aligned on the time axis.
여기서, 폴리곤 미러(PM)의 회전 속도의 변동이 영이라고 가정하면, 본래 일정해야 할 원점 간격 시간 ΔTmn 각각의 계측값을 편차가 생긴다. 이 편차가, 반사면(RPa)에 대응한 원점 시각(Tog2)의 발생 타이밍의 편차 폭 ΔTe가 되므로, 원점 신호(SZn)의 재현성은, 편차 폭 ΔTe 내에 분포하는 다수의 원점 시각(Tog2)의 표준 편차값σ, 또는 표준 편차값 σ의 3배인 3σ값으로서 구해진다. 앞서 설명한 것과 같이, 광원 장치(LS)가 빔(LB)을 주기 Tf로 펄스 발진시키는 경우, 재현성으로서의 3σ값은 주기 Tf보다도 작은 것이 좋다. 이상의 설명에서는, 폴리곤 미러(PM)의 회전 속도의 변동(속도 불균일)을 영이라고 가정했지만, 나노초 이하의 분해능으로 신호 파형을 샘플링하는 파형 측정기를 사용하여 원점 신호(SZn)의 파형을 해석하고, 폴리곤 미러(PM)의 주회 시간(1회전의 시간)을 계측하여 보면, 주회에 따라서는 주회 시간이 ±수nS 정도 변동하는 것을 알았다. 그래서, 도 9와 같이 하여 계측되는 원점 간격 시간 ΔTmn(n=1, 2, 3…의 주회수)를, 그 원점 간격 시간 ΔTmn의 계측 기간에서의 폴리곤 미러(PM)의 속도 변동에 의해서 생긴 오차분(分)으로 보정할 필요가 있다.Assuming that the fluctuation of the rotation speed of the polygon mirror PM is zero, there is a deviation in the measured values of each of the reference point interval times? Tmn to be constant. Since this deviation becomes the deviation width DELTA Te of the generation timing of the origin time Tog2 corresponding to the reflection surface RPa, the reproducibility of the origin signal SZn is the same as that of the plurality of origin time Tog2 distributed within the deviation width DELTA Te A standard deviation value?, Or a 3? Value that is three times the standard deviation value?. As described above, when the light source LS pulses the beam LB at the cycle Tf, the 3? Value as the reproducibility is preferably smaller than the cycle Tf. In the above description, the variation of the rotation speed of the polygon mirror PM (velocity unevenness) is assumed to be zero. However, the waveform of the origin signal SZn is analyzed by using a waveform measuring device that samples the signal waveform with a resolution of nanoseconds or less, When the round trip time (one round trip time) of the polygon mirror PM is measured, it has been found that the round trip time fluctuates by +/- several nS depending on the round trip. Therefore, the reference time interval? Tmn (n = 1, 2, 3,..., Main number of times) measured as shown in Fig. 9 is corrected by the error caused by the velocity fluctuation of the polygon mirror PM in the measurement period of the reference point interval time? It is necessary to correct it in minutes.
도 10은, 폴리곤 미러(PM)의 속도 변동에 의한 시간 오차분을 예상하는 방법을 모식적으로 나타낸 도면이다. 본 실시 형태에서는, 폴리곤 미러(PM)의 다수회의 주회마다, 8개의 반사면(RPa~RPh) 각각에 대응한 원점 간격 시간 ΔTmn를 계측한다. 도 10에서는, 폴리곤 미러(PM)의 1회전 중의 초기 위치(최초의 원점 시각(Tog))를 반사면(RPa)으로 하고, 반사면(RPa)으로부터 폴리곤 미러(PM)가 2 회전하는 동안에 발생하는 원점 신호(SZn)의 파형을 모식적으로 나타내었다. 여기서, 원점 신호(SZn)의 반사면(RPa)에 대응하여 발생하는 원점 시각(Tog)으로부터 이웃의 반사면(RPb)에 대응하여 발생하는 원점 시각(Tog)까지의 원점 간격 시간을 ΔTma로 하고, 이하 마찬가지로, 서로 이웃하는 반사면(RPb)으로부터 반사면(RPc)까지의 원점 간격 시간을 ΔTmb,… 서로 이웃하는 반사면(RPh)으로부터 반사면(RPa)까지의 원점 간격 시간을ΔTmh로 한다. 폴리곤 미러(PM)의 1주(周)째에서는, 8개의 반사면(RPa~RPh) 각각에 대응하여 발생하는 원점 시각(Tog) 각각을 스타트점으로 하여, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RPa~RPh)마다의 주회 시간 TDa, TDb,…TDh를 계측한다. 주회 시간 TDa~TDh 각각은, 8개의 반사면(RPa~RPh) 각각에 대응한 8개의 원점 간격 시간 ΔTma~ΔTmh의 합계값으로 구해도 된다. 주회 시간 TDa~TDh(혹은 원점 간격 시간 ΔTma~ΔTmh) 각각은, 폴리곤 미러(PM)가, 예를 들면 N회전하는 동안, 반복 계측된다. 이것에 의해서, 8개의 반사면(RPa~RPh) 각각에 따른 원점 시각(Tog)으로부터 계시되는 주회 시간 TDa~TDh 각각의 데이터를, N주(周)분에 걸쳐 취득할 수 있다.10 is a diagram schematically showing a method of predicting a time error due to the speed fluctuation of the polygon mirror PM. In the present embodiment, the origin interval time DELTA Tmn corresponding to each of the eight reflective surfaces RPa to RPh is measured for each of a plurality of rounds of the polygon mirror PM. 10, the initial position (initial origin time Tog) during one rotation of the polygon mirror PM is set to the reflection surface RPa, and the polygon mirror PM is generated from the reflection surface RPa during two rotations The waveform of the origin signal SZn is shown schematically. Here, the origin time interval time from the origin time Tog corresponding to the reflection surface RPa of the origin signal SZn to the origin time Tog corresponding to the neighboring reflection surface RPb is defined as DELTA Tma Similarly, hereinafter, the time interval of the origin point from the adjacent reflection surface RPb to the reflection surface RPc is denoted by? Tmb, ... The time interval of the origin point from the adjacent reflecting surface RPh to the reflecting surface RPa is defined as DELTA Tmh. In the first round of the polygon mirror PM, the origin points Tog, which are generated in correspondence with the eight reflective surfaces RPa to RPh, respectively, are set as the start point, and the reflection surface of the polygon mirror PM RPa, RPa, RPa) TDh is measured. Each of the main times TDa to TDh may be obtained by a total value of eight origin interval times DELTA Tma to DELTA Tmh corresponding to each of the eight reflective surfaces RPa to RPh. Each of the main times TDa to TDh (or the origin interval time DELTA Tma to DELTA Tmh) is repeatedly measured while the polygon mirror PM is rotated N times, for example. This makes it possible to acquire the data of each of the main times TDa to TDh, which are displayed from the origin time Tog according to each of the eight reflective surfaces RPa to RPh, over N rotations.
다음으로, N주분에 걸쳐 취득된 주회 시간 TDa~TDh 각각의 평균 주회 시간 ave(TDa)~ave(TDh)를 계산한다. 예를 들면, 주회 시간 TDa는 주회수 N(N=1, 2, 3…)에 대응하여, TDa(1), TDa(2), TDa(3),…TDa(N)로서 기억되므로, 평균 주회 시간 ave(TDa)는, [TDa(1)+TDa(2)+TDa(3)+,…+TDa(N)]/N에 의해 구해진다.Next, the average cycle time ave (TDa) to ave (TDh) of the cycle times TDa to TDh acquired over the N weeks are calculated. For example, the main clock time TDa is divided into TDa (1), TDa (2), TDa (3), ..., TDa TDa (1) + TDa (2) + TDa (3) +, TDa (N) + TDa (N)] / N.
다음으로, 도 10에 나타낸 2주(周)째 이후에 계측된 원점 간격 시간 ΔTma~ΔTmh 각각은, 그 직전의 폴리곤 미러(PM)의 주회에 있어서의 속도 변동의 영향에 의한 오차를 포함한다고 상정하고, 예를 들면, 2주째 이후에 실측된 원점 간격 시간 ΔTma는, 직전의 주회에서 실측된 주회 시간 TDa와 평균 주회 시간 ave(TDa)와의 비율만큼 변동했다고 예상하여, 원점 간격 시간 ΔTma의 예상 간격 시간 ΔTma'를 계산한다. 그 때, 2주째 이후의 각 주회에서 실측된 N-1개의 원점 간격 시간 ΔTma의 평균 간격 시간 ave(ΔTma)를 구해 둔다. 그리고, 평균 주회 시간 ave(TDa)와 실측된 주회 시간 TDa와의 비에, 평균 간격 시간 ave(ΔTma)를 곱하여, 속도 변동분을 보정한 예상 간격 시간 ΔTma'를 산출한다. 이것에 의해서, 실측된 원점 간격 시간 ΔTma와 예상 간격 시간 ΔTma'와의 차분값이, 반사면(RPa)에 대응하여 발생한 원점 시각(Tog)의 보다 정확한 편차량(σ값)으로서 구해진다. 다른 반사면(RPb~RPh) 각각에 대응한 원점 신호(SZn)의 원점 시각(Tog)의 편차량도, 마찬가지의 계산에 의해서 구해진다. 이와 같이, 원점 신호(SZn)의 원점 시각(Tog)의 발생 간격인 원점 간격 시간 ΔTma~ΔTmh 각각을, 폴리곤 미러(PM)의 복수회의 회전 중에 반복하여 실측하는 것만으로, 폴리곤 미러(PM)의 속도 변동에 기인한 오차를 저감한 정확한 재현성(3σ값 등)을 구할 수 있다.Next, it is assumed that each of the home position interval times? Tma to? Tmh measured on the second and subsequent occasions shown in FIG. 10 includes an error due to the influence of velocity fluctuation in the main circuit of the immediately preceding polygon mirror PM For example, it is assumed that the home position interval time ΔTma measured after the second week has fluctuated by the ratio of the main time interval TDa measured in the preceding main routine to the average main time ave (TDa), and the expected interval of the home position interval time ΔTma The time? Tma 'is calculated. At this time, an average interval time ave (? Tma) of the N-1 home position interval times? Tma measured at each of the main positions after the second week is obtained. Then, the ratio of the average main time ave (TDa) and the measured main time TDa is multiplied by the average interval time ave (DELTA Tma) to calculate the expected interval time DELTA Tma 'in which the speed variation is corrected. Thereby, the difference value between the actually measured home position interval time? Tma and the expected interval time? Tma 'is obtained as a more accurate deviation value? Of the home position time Tog corresponding to the reflection surface RPa. The deviation amount of the origin time point Tog of the origin signal SZn corresponding to each of the other reflection surfaces RPb to RPh is also obtained by the similar calculation. As described above, it is only necessary to repeatedly measure the origin interval times DELTA Tma to DELTA Tmh, which are the generation intervals of the origin time Tog of the origin signal SZn, during the rotation of the polygon mirror PM plural times, Accurate reproducibility (such as 3? Value) can be obtained by reducing the error caused by the speed fluctuation.
[실측예][Example of measurement]
일례로서 원점 센서의 빔 수광계(60a) 내의 렌즈계(GLb)의 초점 거리 Fgs를, fθ 렌즈계(FT)의 초점 거리 fo(예를 들면 100㎜)와 동일한 정도로 하고, 렌즈계(GLb)의 초점 거리 Fgs의 위치에 광전 변환 소자(DTo)를 배치하고, 폴리곤 미러(PM)를 약 38000rpm으로 회전시켜, 도 9와 같은 방법으로 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RPa~RPh) 각각에 대응하여 발생하는 원점 신호(SZn)(원점 시각(Tog2))의 재현성을 실측했는데, 도 11에 나타내는 것과 같은 결과가 얻어졌다. 도 11에 있어서, 가로축은 계측한 반사면 사이의 각 위치(RPa→RPb, RPb→RPc,…RPh→RPa)를 나타내고, 세로축은 주회 속도의 변동을 보정 계산한 후의 각 반사면간의 간격 시간 ΔTma~ΔTmh(μS)를 나타낸다. 간격 시간 ΔTma~ΔTmh는, 본 실시 형태에서는, 폴리곤 미러(PM)의 10회전분에 걸쳐 연속하여 발생하는 원점 신호(SZn)의 파형 데이터를, 2.5GHz(0.4nS)의 샘플링 레이트를 가지는 디지털 파형 기억장치에 의해 기억하고, 그 파형 데이터를 해석하여 실측했다.The focal length Fgs of the lens system GLb in the
도 11과 같이, 주회 속도의 변동을 보정한 후의 간격 시간 ΔTma~ΔTmh는, 197.380μS~197.355μS의 사이에서 편차를 가진다. 폴리곤 미러(PM)의 회전 속도가 38000rpm으로 정밀하게 회전하고 있는 경우, 계산상의 간격 시간 ΔTma~ΔTmh 각각은 197.368μS이다. 이러한 간격 시간 ΔTma~ΔTmh의 편차는, 예를 들면, 폴리곤 미러(PM)의 각 반사면(RPa~RPh) 중 서로 이웃한 반사면끼리가 이루는 8개의 정각(頂角, 꼭지각) 각각이 정밀하게 135도로 되어 있지 않거나, 혹은 회전축(AXp)으로부터 반사면(RPa~RPh) 각각까지의 거리가 정밀하게 일정하게 되어 있지 않은 등의 가공상의 형상 오차에 기인하여 생긴다. 또한, 간격 시간 ΔTma~ΔTmh의 편차는, 회전축(AXp)에 대한 폴리곤 미러(PM)의 편심 오차의 정도에 의해서도 생길 수 있다.도 11에서는, 간격 시간 ΔTma~ΔTmh 각각의 편차의 분포로부터 계산되는 3σ값이, 2.3nS~5.9nS가 되었다. 이 값은, 광원 장치(LS)로부터의 빔(LB)의 펄스 발진 주파수를 400MHz(주기 2.5nS)로 했을 때, 스폿 광의 주사 위치에 관해서 대체로 3펄스 분 이상의 오차가 발생하는 것을 의미한다. 앞서 예시한 것과 같이, 스폿 광(SP)의 직경 φ을 4㎛, 1화소 사이즈 Pxy를 기판(P) 상에서 4㎛각(角), 1화소분을 스폿 광(SP)의 2펄스분으로 묘화하는 경우, 3σ값이 6nS정도이면, 묘화 라인(SLn)을 따라서 묘화되는 패턴의 위치가, 주주사 방향으로 5㎛ 정도(정확하게는 4.8㎛) 편차를 가지는 것을 의미한다.As shown in Fig. 11, the interval times? Tma to? Tmh after the variation of the main speed is corrected have a deviation between 197.380 μS and 197.355 μS. When the rotation speed of the polygon mirror PM is precisely rotated at 38000 rpm, the calculation interval times? Tma to? Tmh are each 197.368 μS. The deviation of the interval time DELTA Tma to DELTA Tmh can be obtained, for example, when each of eight positive angles (vertex angle, apex angle) formed by mutually adjacent reflection surfaces among the respective reflection surfaces RPa to RPh of the polygon mirror PM is precisely 135 degrees or the distance from the rotation axis AXp to each of the reflection surfaces RPa to RPh is not precisely fixed. The deviation of the interval time DELTA Tma to DELTA Tmh may also be caused by the degree of eccentricity error of the polygon mirror PM with respect to the rotation axis AXp. In Fig. 11, the deviation of each of the interval times DELTA Tma to DELTA Tmh is calculated The 3σ value was 2.3 nS to 5.9 nS. This means that when the pulse oscillation frequency of the beam LB from the light source LS is 400 MHz (period 2.5 nS), an error of about 3 pulses or more is generated with respect to the scanning position of the spot light. The diameter φ of the spot light SP is 4 μm, the pixel size Pxy is 4 μm square on the substrate P, and one pixel is drawn as two pulses of the spot light SP , It means that the position of the pattern to be drawn along the drawing line SLn has a deviation of about 5 占 퐉 (exactly 4.8 占 퐉) in the main scanning direction if the 3? Value is about 6 nS.
fθ 렌즈계(FT)의 초점 거리를 fo, 기판(P) 상에서의 스폿 광(SP)의 펄스 간격의 거리(스폿 지름의 1/2)를 ΔYp로 했을 때, 펄스 간격 거리 ΔYp에 대응한 폴리곤 미러(PM)(반사면)의 각도 변화 Δθp는, Δθp≒ΔYpp/fo가 된다. 한편, 각도 변화 Δθp에 대응한 광전 변환 소자(DTo) 상에서의 레이저 빔(Bgb)(스폿 광(SPr))의 이동거리를 ΔYg로 하면, 빔 수광부(빔 수광계)(60b)측의 렌즈계(GLb)의 초점 거리 Fgs로부터, 이동거리 ΔYg는, ΔYg≒Δθp×Fgs가 된다. 원점 신호(SZn)의 원점 시각(Tog)의 발생 정밀도는, 스폿 광(SP)의 펄스 간격 거리 ΔYp의 1/2 이하의 정밀도(분해능)에 대응시키는 것이 바람직하기 때문에, 광전 변환 소자(DTo) 상에서의 레이저 빔(Bgb)(스폿 광(SPr))의 주사 속도를 기판(P) 상에서의 스폿 광(SP)의 주사 속도의 2배 정도로 빠르게 한다. 즉, ΔYg≒2·ΔYp의 관계로 하는 것이 좋다. 그 때문에 본 실시 형태에서는, 렌즈계(GLb)의 초점 거리 Fgs를 fθ 렌즈계(FT)의 초점 거리 fo의 2배 정도로 설정하지만, 2배 이상이어도 되는 것은 말할 필요도 없다.corresponding to the pulse interval distance DELTA Yp, when the focal distance of the f? lens system FT is fo and the distance (1/2 of the spot diameter) of the pulse interval of the spot light SP on the substrate P is DELTA Yp, The angle change ?? p of the projection optical system PM (reflecting surface) becomes ?? p ?? APPp / fo. On the other hand, assuming that the moving distance of the laser beam Bgb (spot light SPr) on the photoelectric conversion element DTo corresponding to the angle change ?? p is? Yg, the lens system (light receiving element) From the focal length Fgs of the lens group GLb, the movement distance? Yg becomes? Yg? ?? p 占 Fgs. Since the generation accuracy of the origin time Tog of the origin signal SZn is preferably matched to the accuracy (resolution) of 1/2 or less of the pulse interval distance? Yp of the spot light SP, The scanning speed of the laser beam Bgb (spot light SPr) on the substrate P is made twice as fast as the scanning speed of the spot light SP on the substrate P. That is, the relation of? Yg? 2? Yp is preferable. For this reason, in the present embodiment, it is needless to say that the focal length Fgs of the lens system GLb is set to about twice the focal length fo of the f? Lens system FT, but may be twice or more.
도 12는, 도 11에서 실측한 묘화 유닛(Un)과 동일한 구성의 다른 묘화 유닛을 이용하여, 렌즈계(GLb)의 초점 거리 Fgs를 Fgs≒2×fo로 변화시켜, 도 11과 마찬가지로 재현성을 실측한 결과를 나타낸다. 도 12의 세로축과 가로축은 도 11과 동일한 것을 나타내지만, 도 12의 세로축의 스케일은 1 눈금이 2nS(도 11에서는 5nS)로 되어 있다. 스폿 광(SPr)의 광전 변환 소자(DTo) 상에서의 주사 속도를 스폿 광(SP)의 기판(P) 상에서의 주사 속도의 2배 정도로 하는 것에 의해서, 간격 시간 ΔTma~ΔTmh 각각의 편차의 분포로부터 계산되는 3σ값은, 1.3nS~2.5nS가 되며, 도 11의 경우에 비해서 거의 절반으로 개선되었다. 따라서 이 경우, 스폿 광(SP)의 직경 φ을 4㎛, 1화소 사이즈 Pxy를 기판(P) 상에서 4㎛각(角), 1화소분을 스폿 광(SP)의 2펄스분으로 묘화하면, 묘화 라인(SLn)을 따라서 묘화되는 패턴의 주주사 방향의 위치의 편차는, 2.5㎛정도로 반감된다.12 shows a case in which the focal length Fgs of the lens system GLb is changed to Fgs≈2 x fo by using another imaging unit having the same configuration as that of the imaging unit Un actually measured in Fig. 11, . The vertical axis and the horizontal axis in Fig. 12 are the same as those in Fig. 11, but the scale in the vertical axis in Fig. 12 has a scale of 2 nS (5 nS in Fig. 11). The scanning speed on the photoelectric conversion element DTo of the spot light SPr is set to about twice the scanning speed of the spot light SP on the substrate P so that the distribution of the deviation times ΔTma to ΔTmh The calculated 3 sigma value becomes 1.3 nS to 2.5 nS, which is improved to almost half as compared with the case of Fig. Therefore, in this case, if the diameter φ of the spot light SP is 4 μm, the pixel size Pxy is 4 μm square on the substrate P, and one pixel is drawn for two pulses of the spot light SP, The deviation of the position in the main scanning direction of the pattern drawn along the drawing line SLn is halved to about 2.5 占 퐉.
이상과 같이, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RPa~RPh)에 투사되는 원점 센서용 빔(Bga)을, 반사면(RPa~RPh)의 회전 방향의 치수에 대해서 소정의 굵기(예를 들면 1~2㎜ 지름) 이상이 되는 평행 광속으로 함으로써, 반사면(RPa~RPh) 각각의 표면의 거칠기(연마 흔적 등)에 의한 영향을 저감하여, 평균적인 표면의 각도 변화를 정밀하게 검출할 수 있다. 한편, 광전 변환 소자(DTo) 상에 집광되는 반사 빔(Bgb)의 스폿 광(SPr)의 지름 치수는, 빔 주사 방향의 수광면(PD1, PD2)의 폭치수와, 수광면(PD1)와 수광면(PD2)의 사이의 불감대의 폭에 대응하여 적절히 설정된다. 스폿 광(SPr)의 주사 방향의 지름 치수는, 도 5의 [A]와 같은 신호 파형이 얻어지도록, 수광면(PD1, PD2) 중 작은 편의 폭치수보다도 작아지고, 불감대의 폭보다도 커지는 조건으로 설정된다. 따라서, 반사 빔(Bgb)을 입사하는 렌즈계(GLb)의 초점 거리 Fgs는, 그러한 조건을 만족하도록, fθ 렌즈계(FT)의 초점 거리 fo보다도 길어지도록 설정된다.As described above, the origin sensor beam Bga projected on the reflection surfaces RPa to RPh of the polygon mirror PM is projected onto the reflecting surface RPa to RPh with a predetermined thickness (for example, 1 to 2 mm in diameter), it is possible to reduce the influence of roughness (such as polishing marks) on the surface of each of the reflective surfaces RPa to RPh and to accurately detect an average surface angle change have. On the other hand, the diameter dimension of the spot beam SPr of the reflected beam Bgb focused on the photoelectric conversion element DTo is determined by the width dimension of the light receiving surfaces PD1 and PD2 in the beam scanning direction, Receiving surface PD2 of the light-receiving surface PD2. The diameter of the spot light SPr in the scanning direction is set to be smaller than the width dimension of the small one of the light receiving surfaces PD1 and PD2 so as to obtain the signal waveform as shown in [A] in Fig. 5, Respectively. Therefore, the focal length Fgs of the lens system GLb incident on the reflected beam Bgb is set to be longer than the focal length fo of the f? Lens system FT to satisfy such a condition.
또한 도 4에 나타낸 반도체 레이저 광원(LDo)로부터 방사되는 빔(Bga)의 단면 내에서의 강도 분포는, 종횡비가 1:2 정도의 타원형으로 되어 있으므로, 타원형의 장축 방향을 폴리곤 미러(PM)의 각 반사면(RPa~RPh)의 회전 방향(주주사 방향)에 맞추고, 타원형의 단축 방향을 폴리곤 미러(PM)의 회전축(AXp)의 방향에 맞추면 된다. 이와 같이 하면, 폴리곤 미러(PM)의 각 반사면(RPa~RPh)의 높이(회전축(AXp)의 방향의 치수)가 작아도, 빔(Bga)을 유효하게 반사 빔(Bgb)으로서 반사할 수 있음과 아울러, 광전 변환 소자(DTo)에 이르는 반사 빔(Bgb)의 주사 방향의 개구수(NA)를, 비주사 방향의 개구수(NA)보다도 크게 할 수 있으므로, 스폿 광(SPr)의 주사 방향(도 5의 수광면(PD1, PD2)을 횡단하는 방향)에 관한 해상(解像)을 높여, 콘트라스트를 샤프하게 할 수 있다.In addition, since the intensity distribution in the cross section of the beam Bga emitted from the semiconductor laser light source LDo shown in FIG. 4 is an ellipse having an aspect ratio of about 1: 2, (Main scanning direction) of each of the reflection surfaces RPa to RPh and the minor axis direction of the ellipse is aligned with the rotation axis AXp of the polygon mirror PM. This makes it possible to effectively reflect the beam Bga as the reflected beam Bgb even if the height of each of the reflecting surfaces RPa to RPh of the polygon mirror PM (the dimension in the direction of the rotation axis AXp) is small The numerical aperture NA in the scanning direction of the reflected beam Bgb leading to the photoelectric conversion element DTo can be made larger than the numerical aperture NA in the non-scanning direction, (In the direction transverse to the light-receiving surfaces PD1 and PD2 in Fig. 5) can be increased, and the contrast can be sharpened.
또한, 광전 변환 소자(DTo)로서 도 5와 같이 2개의 수광면(PD1, PD2)으로부터의 출력 신호(STa, STb)의 대소를 비교하여 원점 신호(SZn)를 생성하는 타입 대신에, 1개의 슬릿 모양의 수광면으로부터의 신호 레벨을 기준 전압과 비교하여 원점 신호(SZn)를 생성하는 타입을 사용해도 된다. 그 타입의 경우, 원점 신호(SZn)의 원점 시각(Tog)의 재현성은, 신호 파형의 상승부나 강하부의 경사가 급준(急峻)하게 될수록(응답 시간이 짧을수록) 좋게 될 가능성이 있으므로, 슬릿 모양의 수광면을 횡단하는 스폿 광(SPr)의 주사 속도를 묘화용 스폿 광(SP)의 주사 속도보다도 빠르게 함과 아울러, 렌즈계(GLb)에 의해서 스폿 광(SPr)을 가능한 한 작게 집광하여 단위 면적당의 강도를 높이는 것이 좋다.Instead of the type of generating the origin signal SZn by comparing the magnitudes of the output signals STa and STb from the two light receiving surfaces PD1 and PD2 as the photoelectric conversion elements DTo as shown in Fig. 5, A type that generates the origin signal SZn by comparing the signal level from the slit-shaped light receiving surface with the reference voltage may be used. In the case of this type, the reproducibility of the origin time Tog of the origin signal SZn is likely to become better as the slope of the rising portion or the descending portion of the signal waveform becomes steep (the shorter the response time is) The scanning speed of the spot light SPr traversing the light receiving surface of the light spot is made higher than the scanning speed of the spot light SP for painting and the spot light SPr is condensed by the lens system GLb as small as possible, It is preferable to increase the strength of the film.
또한, 도 3에 나타낸 본 실시 형태에 의한 원점 검출 센서(렌즈계(GLb), 광전 변환 소자(DTo))는, 묘화용(가공용) 빔(LBn)과 다른 광원으로부터 투사되는 원점 검출용 빔(Bga)의 폴리곤 미러(PM)에서의 반사 빔(Bgb)을 광전 검출한다. 그렇지만, 도 3의 배치 관계에서, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RPa)이 RPa'의 각도 위치로 된 직후, 묘화용 빔(LBn)은 fθ 렌즈계(FT)에는 비입사인 상태(블랭크 기간)이지만, 렌즈계(GLb)에는 입사 가능한 기간이 존재한다. 그 블랭크 기간의 동안, 광원 장치(LS)로부터의 빔(LB)의 펄스 발진이나 선택용 광학 소자(OSn)의 제어에 의해, 묘화용 빔(LBn)은 묘화 유닛(Un)에 입사하지 않도록 제어된다. 그래서, 블랭크 기간이라도, 묘화용 빔(LBn)이 렌즈계(GLb)에 입사 가능한 기간만, 선택용 광학 소자(OSn)를 온 상태로 하여 광원 장치(LS)으로부터 발진 주파수 Fa로 빔(LB)을 펄스 발진시키고, 광전 변환 소자(DTo)에 의해서 폴리곤 미러(PM)에서 반사한 빔(LBn)의 반사 빔을 수광하도록 해도 된다. 그러한 구성의 경우, 블랭크 기간 중에 렌즈계(GLb)에 입사하는 묘화용 빔(LBn)은, 원점 검출용 빔으로서 사용할 수 있다.The origin detection sensor (the lens system GLb and the photoelectric conversion element DTo) according to the present embodiment shown in Fig. 3 is configured to detect the origin detection beam Bga And photoelectrically detects the reflected beam Bgb from the polygon mirror PM. 3, immediately after the reflective surface RPa of the polygon mirror PM reaches the angular position of RPa ', the imaging beam LBn is not incident on the f? Lens system FT (in the blank state ), But the lens system GLb has a period of incidence. The drawing beam LBn is controlled so as not to be incident on the drawing unit Un by the pulse oscillation of the beam LB from the light source unit LS or the control of the optical element OSn for selection during the blank period do. Thus, even in the blank period, the selection optical element OSn is turned on only for a period in which the imaging beam LBn can enter the lens system GLb, and the beam LB is emitted from the light source apparatus LS at the oscillation frequency Fa And the reflected beam of the beam LBn reflected by the polygon mirror PM by the photoelectric conversion element DTo may be received. In such a configuration, the imaging beam LBn incident on the lens system GLb during the blank period can be used as the origin detection beam.
그런데, 도 12에 나타낸 간격 시간 ΔTma~ΔTmh의 편차의 경향과, 앞의 도 11에 나타낸 간격 시간 ΔTma~ΔTmh의 편차의 경향과는 나노초 오더로 보면 크게 다르지만, 이것은 도 11과 도 12 각각의 재현성의 실측에서 사용한 폴리곤 미러(PM) 사이에서 각 정각(頂角)의 각도 오차의 경향이 다른 개체차(가공 공차)나 회전시의 편심 오차의 차이에 의하는 것과 생각된다. 도 11이나 도 12의 실측예와 같이, 폴리곤 미러(PM)의 가공 공차나 편심 오차의 경향이나 정도는, 묘화 유닛(Un(U1~U6))마다 다를 가능성이 있고, 간격 시간 ΔTma~ΔTmh의 편차 오차도 묘화 유닛(Un(U1~U6))마다 다르다. 그래서 본 실시 형태에서는, 폴리곤 미러(PM)의 가공 공차나 편심 오차, 혹은 온도 변화에 의한 폴리곤 미러(PM)의 형상 변형 등에 의해서 생기는 간격 시간 ΔTma~ΔTmh의 편차 오차에 의한 영향을 저감하기 위해서, 원점 신호(SZn)의 원점 시각(Tog)으로부터 묘화 개시 시점까지로 설정되는 지연 시간 TD를, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RPa~RPh)마다 조정하도록 한다. 환언하면, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RPa~RPh)마다 발생하는 원점 신호(SZn)의 원점 시각(Tog)의 간격 시간 ΔTma~ΔTmh를, 폴리곤 미러(PM)의 1회전분의 시간 내에 거의 같아지도록 신호 처리에 의해서 보정한다.However, the tendency of the deviation of the interval times? Tma to? Tmh shown in FIG. 12 and the tendency of the deviation of the interval times? Tma to? Tmh shown in FIG. 11 are largely different from the nanosecond order, It is considered that the tendency of the angular error of each angle angle between the polygon mirrors PM used in the actual measurement of the workpiece is considered to be due to the difference between the individual differences (machining tolerances) and eccentric errors at the time of rotation. The tendency and degree of the machining tolerance and the eccentricity error of the polygon mirror PM may be different for each of the rendering units Un (U1 to U6) as in the actual measurement example of Fig. 11 or 12, The deviation error also differs for each of the rendering units Un (U1 to U6). Therefore, in the present embodiment, in order to reduce the influence of the deviation error of the interval time? Tma to? Tmh caused by the processing tolerance of the polygon mirror PM, the eccentricity error, or the shape deformation of the polygon mirror PM due to the temperature change, The delay time TD set from the origin time Tog of the origin signal SZn to the start of drawing operation is adjusted for each of the reflection surfaces RPa to RPh of the polygon mirror PM. In other words, the time interval? Tma to? Tmh of the origin time Tog of the origin signal SZn generated for each of the reflection surfaces RPa to RPh of the polygon mirror PM is set to be within a period of one turn of the polygon mirror PM And corrected by signal processing so that they become almost equal.
도 13은, 주주사 방향으로 5화소분의 연속한 패턴을, 1화소당 2펄스분의 스폿 광(SP)을, 스폿 사이즈 φ의 1/2로 주주사 방향과 부주사 방향으로 중첩시켜 묘화하는 상태를 나타내는 도면이다. 도 13에서는, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RPa~RPh)마다 발생하는 원점 신호(SZn)의 원점 시각(Tog)을 기점으로 하여, 일정한 지연 시간 TD 후에 5화소분의 패턴의 묘화가 개시되는 것으로 한다. 또한, 도 13의 원점 신호(SZn)의 발생 타이밍(원점 시각(Tog))의 편차(간격 시간 ΔTma~ΔTmh의 편차)의 경향은, 일례로서 도 12의 경우에서 나타내고 있다. 도 13과 같이, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RPa)에 의해 주사되는 빔(LBn)의 스폿 광(SP)에 의해서 묘화되는 5화소의 패턴을 기준으로 했을 때, 폴리곤 미러(PM)의 다른 반사면(RPb~RPh) 각각에 의해 주사되는 빔(LBn)의 스폿 광(SP)에 의해서 묘화되는 5화소의 패턴은, 주주사 방향으로 편차를 가지는 것이 된다. 그 때문에, 묘화된 패턴의 부주사 방향으로 연장하는 엣지가 화소 단위(1~2 화소분)로 사행(蛇行)하게 된다. 사행하는 화소수는, 묘화해야 할 패턴의 선폭(주주사 방향의 화소수)에 의하지 않고, 간격 시간 ΔTma~ΔTmh의 편차에 따르고 있다. 그 때문에, 1화소의 사이즈를 기판(P) 상에서 4㎛ 각(角)으로 했을 경우, 최소 선폭으로서 8㎛의 패턴(2화소분)을 부주사 방향으로 연속하여 묘화하면, 노광된 선 모양의 패턴은 선폭 정도로 크게 사행한 패턴으로서 관찰된다.13 is a diagram showing a state in which a continuous pattern of five pixels in the main scanning direction is superimposed by superimposing the spot light SP for two pulses per pixel in the main scanning direction and the sub scanning direction at 1/2 of the spot size? Fig. 13, the drawing of a pattern for five pixels after a constant delay time TD starts with the origin time Tog of the origin signal SZn generated for each of the reflection surfaces RPa to RPh of the polygon mirror PM as a start point . The deviation of the generation timing (origin time Tog) of the origin signal SZn in FIG. 13 (deviation of interval time? Tma to? Tmh) is shown in the case of FIG. 12 as an example. As shown in Fig. 13, when the five-pixel pattern drawn by the spot light SP of the beam LBn scanned by the reflecting surface RPa of the polygon mirror PM is taken as a reference, The pattern of five pixels drawn by the spot light SP of the beam LBn scanned by each of the other reflection surfaces RPb to RPh has a deviation in the main scanning direction. Therefore, the edge extending in the sub-scanning direction of the pattern drawn becomes meandering in pixel units (one to two pixels). The number of meandering pixels depends on the deviation of the interval time? Tma to? Tmh, not by the line width of the pattern to be drawn (the number of pixels in the main scanning direction). Therefore, when the size of one pixel is 4 mu m square on the substrate P, if a pattern of 8 mu m (two pixels) as the minimum line width is continuously drawn in the sub-scanning direction, The pattern is observed as a meandering pattern with a large line width.
도 14는, 도 12의 실측예에 의한 특성의 그래프를 모식적으로 나타낸 그래프이며, 가로축의 RPa/b~RPh/a는, 각각 도 12의 가로축의 반사면 사이의 각 위치(RPa→RPb, RPb→RPc,…RPh→RPa)를 나타내고, 세로축은 도 12와 동일한 원점 간격 시간 ΔTma~ΔTmh(μS)를 나타낸다. 도 14 중의 기준 시간 Tsr은, 8면의 폴리곤 미러(PM)가 회전 속도 38000rpm으로 정밀하게 회전했을 때에, 45°만큼 회전하는데 필요로 하는 시간이며, 197.368μS가 된다. 또한, 도 14의 시간 Tab, Tbc, Tcd, Tde, Tef, Tfg, Tgh, Tha는, 도 12로 나타낸 표준 편차의 3배의 3σ값의 중심이 되는 간격 시간이다. 실측했을 때의 폴리곤 미러(PM)의 회전 속도에도 오차가 있기 때문에, 간격 시간 Tab, Tbc, Tcd, Tde, Tef, Tfg, Tgh, Tha의 합계값을 8로 나눈 평균값을 실제의 기준 시간 Tsr'으로 하면 좋다.Fig. 14 is a graph schematically showing a characteristic graph according to the experimental example of Fig. 12, and RPa / b to RPh / a of the horizontal axis represents angular positions (RPa to RPb, RPb? RPc, ... RPh? RPa), and the vertical axis represents the same reference point interval time? Tma to? Tmh (占)) as in Fig. The reference time Tsr in Fig. 14 is a time required for rotating the polygon mirror PM by 45 degrees when the eight-sided polygon mirror PM is precisely rotated at a rotation speed of 38000 rpm, which is 197.368 mu s. The times Tab, Tbc, Tcd, Tde, Tef, Tfg, Tgh, and Tha in FIG. 14 are center time intervals of a 3σ value of three times the standard deviation shown in FIG. The average value obtained by dividing the total value of the interval times Tab, Tbc, Tcd, Tde, Tef, Tfg, Tgh and Tha by 8 is used as the actual reference time Tsr 'since the rotation speed of the polygon mirror PM at the actual measurement has an error. .
그래서, 본 실시 형태에서는, 도 14와 같은 특성으로 출력되는 원점 신호(SZn)의 원점 간격 시간 ΔTma~ΔTmh 각각을 기준 시간 Tsr'에 맞추도록 지연 회로에 의해서 보정한다. 도 15는, 원점 신호(SZn)를 보정한 원점 신호(SZn')의 생성 상태를 설명하는 타임 차트이다. 도 15에서는 대표로서, 원점 신호(SZn) 중, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RPa)에 대응하여 발생하는 원점 시각(Tog)으로부터, 다음의 반사면(RPb)에 대응하여 발생하는 원점 시각(Tog)까지의 사이에서의 보정 상태를 나타내지만, 다른 반사면(RPb~RPh)에 대해서도 마찬가지로 보정된다. 원점 신호(SZn)의 반사면(RPa, RPb) 각각에 대응한 원점 시각(Tog)은, 도 14와 같이, 간격 시간 Tha, Tab, Tbc…와 같이 발생한다. 여기서, 반사면(RPa)에 대응한 원점 시각(Tog)을 기점으로 했을 때, 보정된 원점 신호(SZn')(보정 원점 신호(SZn'))의 반사면(RPa)에 대응한 원점 시각(Tog')은, 직전의 반사면(RPh)에 대응한 원점 시각(Tog')으로부터 기준 시간 Tsr'이 되도록, 지연 시간 ΔToa만큼 조정되어 발생한다. 또한, 보정된 원점 신호(SZn')의 반사면(RPb)에 대응한 원점 시각(Tog')은, 직전의 반사면(RPa)에 대응한 원점 시각(Tog')으로부터 기준 시간 Tsr'이 되도록, 지연 시간 ΔTob만큼 조정되어 발생한다. 마찬가지로 다른 반사면(RPc~RPh) 각각에 대응한 보정 후의 원점 신호(SZn')의 원점 시각(Tog')도, 직전의 반사면(RPb~RPg) 각각에 대응한 보정 후의 원점 신호(SZn')의 원점 시각(Tog')에 대해서 기준 시간 Tsr'이 되도록, 지연 시간 ΔToc, ΔTod, ΔToe, ΔTof, ΔTog, ΔToh만큼 보정된다. 반사면(RPa~RPh)마다의 지연 시간 ΔToa~ΔToh는, 도 14와 같이 특정된 간격 시간 Tab~Tha 각각과 기준 시간 Tsr'의 차분값으로부터 구해진다.Thus, in the present embodiment, the origin interval time ΔTma to ΔTmh of the origin signal SZn outputted with the characteristic as shown in FIG. 14 is corrected by the delay circuit so as to be matched with the reference time Tsr '. 15 is a time chart explaining the generation state of the origin signal SZn 'obtained by correcting the origin signal SZn. 15, as an example, the origin time (Tog) generated corresponding to the reflection surface RPb of the polygon mirror PM from the origin signal SZn, (Tog), but the same is also true for the other reflection surfaces RPb to RPh. The origin time Tog corresponding to each of the reflection surfaces RPa and RPb of the origin signal SZn is set to the interval time Tha, Tab, Tbc ... Lt; / RTI > Here, when the origin time (Tog) corresponding to the reflection surface (RPa) is taken as the starting point, an origin time ((Rz)) corresponding to the reflection surface (RPa) of the corrected origin signal SZn ' Tog ') is generated by adjusting the delay time? Taa so as to be the reference time Tsr' from the origin time (Tog ') corresponding to the immediately preceding reflection surface RPh. The origin time Tog 'corresponding to the reflection surface RPb of the corrected origin signal SZn' is set such that the reference time Tsr 'from the origin time Tog' corresponding to the previous reflection surface RPa And adjusted by the delay time? Tob. Likewise, the origin time Tog 'of the origin signal SZn' after correction corresponding to each of the other reflection surfaces RPc to RPh is also the origin signal SZn 'corresponding to each of the immediately preceding reflection surfaces RPb to RPg, ? Tod,? To,? Tof,? Toog and? Toh so as to be the reference time Tsr 'with respect to the origin time Tog' The delay times? Toa to? Toh for each of the reflection surfaces RPa to RPh are obtained from difference values between each of the interval times Tab to Tha and the reference time Tsr 'specified as shown in Fig.
도 16은, 도 15와 같이, 광전 변환 소자(DTo)로부터의 원점 신호(SZn)를 입력하여 보정된 원점 신호(SZn')(보정 원점 신호(SZn'))를 생성하는 보정 회로(보정부)의 구성의 일례를 나타낸다. 이 보정 회로는, 도 6에 나타낸 묘화 제어 장치(200)의 일부로서 마련된다. 도 16에 있어서, 보정 회로는, 광원 장치(LS)로부터의 클록 신호(CLK)의 주파수 Fa(400MHz)보다도 높은 주파수(예를 들면 800MHz)로 설정된 클록 신호(CCK)를 계수하는 카운터 회로(210)와, 카운터 회로(210)에 간격 시간 Tab~Tha 각각에 대응한 프리세트(preset)값을 설정하는 시프트 레지스터(212)와, 시프트 레지스터(212)의 시프트 동작(레지스터의 선택)을 제어하는 시프터 제어 회로(214)를 가진다. 또한, 본 실시 형태에서는, 도 8에 나타낸 회전 기준 마크(Mcc)의 반사광을 광전 검출하는 센서(220)와, 센서(220)로부터의 신호에 근거하여 로직 레벨의 주회 펄스 신호(폴리곤 미러(PM)의 1회전에 1펄스)(Sj)를 생성하는 검출 회로(222)가 마련된다. 시프터 제어 회로(214)는, 주회 펄스 신호(Sj)와 원점 신호(SZn)에 근거하여, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RPa)을 기점으로 한 시프트 신호(Sff)(어드레스 지정 신호)를 시프트 레지스터(212)에 출력한다. 시프트 레지스터(212)는 8개의 반사면(RPa~RPh)에 대응하여 8개의 레지스터(212A)를 가지며, 8개의 레지스터(212A)는, 링 시프트 레지스터가 되도록 접속되고, 시프트 신호(Sff)에 응답하여 각 레지스터에 유지되는 프리세트값을 차례로 이웃의 레지스터에 시프트 시킨다. 시프트 레지스터(212)의 8개의 레지스터(212A) 중 하나의 레지스터로부터의 출력은, 카운터 회로(210)에 인가된다.16 is a circuit diagram of a correction circuit (correction section) for generating a corrected origin signal SZn '(correction origin signal SZn') by inputting the origin signal SZn from the photoelectric conversion element DTo, ). Fig. This correction circuit is provided as a part of the
카운터 회로(210)는, 리셋 신호(RST)에 응답하여 세트된 시프트 레지스터(212)로부터의 프리세트값(예를 들면 ΔToa)을, 반사면(RPa)에 대응하여 발생하는 원점 신호(SZn)의 원점 시각(Tog)으로부터 클록 신호(CCK)의 펄스에 응답하여 감산하고, 계수값이 제로가 된 순간에 펄스 모양의 원점 신호(SZn')를 발생한다. 카운터 회로(210)는, 원점 신호(SZn')를 리셋 신호(RST)로서 입력하고, 원점 신호(SZn')의 원점 시각(Tog')으로부터 일정 시간(기준 시간 Tsr' 미만) 후에, 시프트 신호(Sff)에 응답하여 1개만큼 시프트된 시프트 레지스터(212)로부터의 다음의 프리세트값(예를 들면 ΔTob)를 읽어 들여 세트한다. 이러한 동작에 의해서, 카운터 회로(210)로부터 출력되는 보정된 원점 신호(SZn')는, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RPa~RPh)마다의 간격 시간 Tab~Tha의 편차가 보정된 거의 일정한 기준 시간 Tsr'에서 원점 시각(Tog')을 새긴다.The
또한, 시프트 레지스터(212)의 8개의 레지스터(212A) 각각에 기억되는 프리세트값은, 묘화 제어 장치(200) 내의 메모리부에 기억되고, 그 곳으로부터 읽어내져 프리세트된다. 도 14에 나타낸 간격 시간 Tab~Tha와 기준 시간 Tsr'는, 폴리곤 미러(PM)의 회전 속도 VR에 따라 다르기 때문에, 다른 회전 속도 VR마다, 미리 도 12, 도 14와 같은 특성을 계측하고, 회전 속도 VR마다의 기준 시간 Tsr'에 따른 지연 시간 ΔToa~ΔToh 각각에 대응한 프리세트값을 결정하여, 묘화 제어 장치(200) 내의 메모리부에 테이블로서 기억된다. 따라서, 묘화 동작시에, 폴리곤 미러(PM)의 회전 속도 VR을 표준값(예를 들면 38000rpm)으로부터 변경하는 경우는, 변경한 후의 폴리곤 미러(PM)의 회전 속도 VR에 대응한 지연 시간 ΔToa~ΔToh의 프리세트값이, 묘화 제어 장치(200) 내의 메모리부의 테이블로부터 읽어 내어져, 시프트 레지스터(212)의 레지스터(212A)에 세트된다. 묘화 제어 장치(200) 내의 테이블에 기억되는 지연 시간 ΔToa~ΔToh에 따른 프리세트값의 관계는, 예를 들면 폴리곤 미러(PM)의 회전 속도 VR를 40000rpm, 38000rpm, 36000rpm…과 같이 2000rpm마다 변화시킨 상태에서 실측한 데이터에 근거하여 작성하고, 그 사이의 회전 속도 VR에 대응한 지연 시간 ΔToa~ΔToh의 프리세트값은, 선형 보간에 의해서 구해도 된다.The preset values stored in each of the eight
이상의 실시 형태에 의하면, 보정 원점 신호(SZn')를 묘화 개시의 제어에 이용하는 것에 의해서, 묘화 개시점의 재현성이 향상됨과 아울러, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RPa~RPh)마다의 원점 시각(Tog')의 편차가 저감되므로, 묘화 개시점의 기판(P) 상의 주주사 방향의 절대 위치의 편차도 저감되어 묘화되는 패턴의 품질이 향상된다.According to the embodiment described above, by using the correction origin signal SZn 'for controlling the start of imaging, the reproducibility of the imaging start point is improved, and the origin time point for each of the reflection surfaces RPa to RPh of the polygon mirror PM Deviation of the absolute position of the substrate P in the main scanning direction on the substrate P at the start of drawing is also reduced and the quality of the pattern to be drawn is improved.
[변형예 1][Modified Example 1]
도 1에 나타낸 것과 같이, 복수의 묘화 유닛(Un)을 인접하게 마련하면, 각 묘화 유닛(Un) 내의 온도가 상승하기 쉬워진다. 묘화 유닛(Un)의 공조나 온조(溫調)에 의해서 온도 상승을 억제하는 것도 가능하지만, 폴리곤 미러(PM)를 고속 회전시킬 때에 발생하는 소음(풍절음)을 저감시키기 위해, 묘화 유닛(Un)마다 케이스를 마련하거나, 폴리곤 미러(PM)의 둘레에 커버를 마련하거나 하므로, 공조나 온조가 유효하게 작용하지 않는 경우도 있다. 즉, 폴리곤 미러(PM)의 주위나 원점 센서(빔 송광부(60a), 빔 수광부(60b))의 주위의 공기 온도의 변화를 양호하게 억제하는 것이 어려워진다. 경량화를 위해 폴리곤 미러(PM)의 모재를 알루미늄으로 하면, 그와 같은 온도 변화의 정도에 따라서는, 폴리곤 미러(PM)의 반사면의 상태가 서브 미크론의 오더로 변형하기도 한다. 또한, 원점 검출용 빔(Bga)을 발생하는 빔 송광부(빔 송광계)(60a)의 렌즈계(GLa)가, 반도체 레이저 광원(LDo)과 일체로 유닛화하기 위해서 플라스틱제(수지 몰드)였을 경우, 주위 온도의 변화에 의해서 폴리곤 미러(PM)로 향하는 빔(Bga)이, 평행 상태로부터 수렴성 또는 발산성을 가지는 빔으로 변동하기 쉽다. 그 때문에, 광전 변환 소자(DTo) 상에 집광하는 반사 빔(Bgb)의 스폿 광(SPr)의 포커스 상태가 변화하여, 원점 신호(SZn)의 재현성이 저하하거나 폴리곤 미러(PM)로 향하는 빔(Bga)의 각도로 약간 어긋나거나 한다.As shown in Fig. 1, if the plurality of drawing units Un are provided adjacent to each other, the temperature in each drawing unit Un tends to rise. The temperature rise can be suppressed by the air conditioning or temperature control of the drawing unit Un. However, in order to reduce the noise (wind noise) generated when the polygon mirror PM is rotated at a high speed, The case may be provided or the cover may be provided around the polygon mirror PM, so that the air conditioning or the temperature control may not be effective. That is, it becomes difficult to well suppress the variation of the air temperature around the periphery of the polygon mirror PM or around the origin sensor (the
여기서 본 변형예에서는, 폴리곤 미러(PM)의 주위나 원점 센서(빔 송광부(60a), 빔 수광부(60b))의 주위의 온도를 정밀하게 계측하는 온도 센서를 마련하고, 실측되는 원점 신호(SZn)의 재현성(3σ값)과 원점 간격 시간 ΔTma~ΔTmh(또는 도 14의 간격 시간 Tab~Tha)와의 온도 변화에 대한 변화 계수를 사전에 구해 두고, 도 16의 시프트 레지스터(212)에 설정하는 지연 시간 ΔToa~ΔToh 각각에 대응한 프리세트값을, 온도 센서로 계측되는 온도에 따라 보정한다. 이것에 의해서, 묘화 패턴의 개시점이 묘화 유닛(Un)의 온도 변화에 기인하여 주주사 방향으로 편차를 가지는 것이 저감된다.In this modified example, a temperature sensor for precisely measuring the temperature around the polygon mirror PM or around the origin sensor (the
[변형예 2][Modified example 2]
도 17은, 변형예 2에 의한 원점 센서의 구성을 나타내는 도면이며, 묘화 유닛(Un) 내에서의 폴리곤 미러(PM), fθ 렌즈계(FT)의 광축(AXf), 원점 센서를 구성하는 빔 송광부(60a), 빔 수광부(60b)의 배치를 XY면 내에서 본 도면이다. 도 17에서는, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP) 중 1개의 반사면(RPa)을 향해서, 묘화용 빔(LBn)이 투사되고, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RPa)의 1개 이웃(1개 직전)의 반사면(RPb)에, 빔 송광부(60a)로부터의 레이저 빔(원점 검출용 빔)(Bga)이 투사되고 있다. 또한, 도 17에 있어서의 반사면(RPa)의 각도 위치는, 묘화용 빔(LBn)의 스폿 광(SP)이 묘화 라인(SLn)의 묘화 개시점에 위치하기 직전의 상태를 나타내고 있다. 여기서, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP(RPa))은, fθ 렌즈계(FT)의 광축(AXf)과 직교하는 입사 동면에 위치하도록 배치된다. 엄밀하게는, fθ 렌즈계(FT)에 입사하는 빔(LBn)의 주광선이 광축(AXf)과 동축으로 된 순간의 반사면(RP(RPa))의 각도 위치에 있어서, 반사 미러(M23)로부터 폴리곤 미러(PM)로 향하는 빔(LBn)의 주광선과 광축(AXf)이 교차하는 위치에 반사면(RP(RPa))이 설정된다. 또한, fθ 렌즈계(FT)의 주면으로부터 기판(P)의 표면(스폿 광(SP)의 집광점)까지의 거리가 초점 거리 fo이다.17 is a view showing the configuration of the origin sensor according to the second modified example. The polygon mirror PM in the drawing unit Un, the optical axis AXf of the f? Lens system FT, The arrangement of the
빔 송광부(60a)로부터의 빔(Bga)은, 도 4와 마찬가지의 렌즈계(GLa)에 의해서, 기판(P)의 감광성 기능층에 대해서 비감광성의 파장역의 평행 광속으로서 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RPb)에 투사된다. 반사면(RPb)에서 반사한 레이저 빔(Bga)의 반사 빔(Bgb)은, XY면과 수직인 반사면을 가지는 반사 미러(반사 광학 부재)(MRa)로 향한다. 반사 미러(MRa)에서 반사한 빔(Bgb)의 반사 빔(Bgc)은, 다시 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RPb)을 향해서 투사된다. 반사면(RPb)에서 반사한 빔(Bgc)의 반사 빔(Bgd)은, 빔 수광부(60b)로 수광된다. 빔 수광부(60b)는, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RPb)(및 다른 각 반사면(RP))이 XY면 내에서 특정의 각도 위치로 된 순간에, 도 17과 같이 빔(Bga, Bgb, Bgc, Bgd)이 진행되고, 빔 수광부(60b)는 펄스 모양의 원점 신호(SZn)를 출력한다. 도 17에서는, 빔(Bga)을 단순한 선으로서 나타내었지만, 실제로는, XY면 내에서 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP)의 회전 방향에 관해서 소정의 폭을 가지는 평행 광속으로 되도록 설정된다. 마찬가지로 도 17에서는 빔(Bgd)을 단순한 선으로서 나타내었지만, 실제로는, XY면 내에서 소정의 폭을 가지는 평행 광속으로 되고, 빔(Bgd)은 폴리곤 미러(PM)의 회전에 따라 빔 수광부(60b)에 대해서 화살표 Aw와 같이 주사된다. 빔 수광부(60b)는, 도 4와 마찬가지로, 빔(Bgd)을 수광했을 때에 원점 신호(SZn)를 출력하는 광전 변환 소자(DTo)와, 빔(Bgd)을 광전 변환 소자(DTo) 상에 스폿 광(SPr)으로서 집광하는 렌즈계(GLb)를 가진다.The beam Bga from the
본 변형예 2에서는, 도 17과 같이, 반사 미러(MRa)를 이용하여, 원점 검출용 빔(Bga)을 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP(RPb))에서 2회 반사시킨 후의 빔(Bgd)의 스폿 광(SPr)을 광전 변환 소자(DTo)에서 수광하도록 구성했다. 그 때문에, 수광면(PD1, PD2) 상에서의 스폿 광(SPr)의 주사 속도 Vh는, 원점 검출용 빔(Bga)을 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RP(RPb))에서 1회 반사시켜 광전 변환 소자(DTo)에서 수광하는 도 4의 경우와 비교해서 2배 이상으로 할 수 있다. 이것에 의해서, 묘화용 빔(LBn)(스폿 광(SP))의 기판(P) 상에서의 주사 속도 Vsp에 비해, 광전 변환 소자(DTo) 상의 원점 검출용 빔(Bgd)(스폿 광(SPr))의 주사 속도 Vh를 2배 정도로 빠르게 할 수 있어, 제1 실시 형태와 마찬가지로 원점 신호(SZn)의 재현성을 좋게 할 수 있다. 단, 본 변형예 2에서는, 빔 수광부(60b)에 마련되는 렌즈계(GLb)의 초점 거리 Fgs를 fθ 렌즈계(FT)의 초점 거리 fo의 2배 이상으로 할 필요는 없고, 동일한 초점 거리로 해도 스폿 광(SPr)의 주사 속도 Vh를 스폿 광(SP)의 주사 속도 Vsp의 2배로 할 수 있다.17, the beam reflected from the reflecting surface RP (RPb) of the polygon mirror PM is reflected twice by using the reflecting mirror MRa, Bgd are received by the photoelectric conversion element DTo. The scanning speed Vh of the spot light SPr on the light receiving surfaces PD1 and PD2 is obtained by reflecting the origin detecting beam Bga once at the reflecting surface RP (RPb) of the polygon mirror PM It can be doubled or more as compared with the case of Fig. 4 in which light is received by the photoelectric conversion element DTo. As a result, compared with the scanning speed Vsp on the substrate P of the drawing beam LBn (spot light SP), the origin detection beam Bgd (spot light SPr) on the photoelectric conversion element DTo The scanning speed Vh of the origin signal Szn can be doubled, and the reproducibility of the origin signal SZn can be improved as in the first embodiment. However, in the second modified example, it is not necessary to set the focal length Fgs of the lens system GLb provided in the
또한, 본 변형예 2에서는, 묘화용 빔(LBn)이 투사되는 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RPa)의 1개 직전의 반사면(RPb)에 대해서 원점 검출용 빔(Bga)이 투사되고 있다. 그 때문에, 도 17과 같은 원점 센서의 경우, 묘화용 빔(LBn)의 스폿 광(SP)이 묘화 라인(SLn)의 묘화 개시점의 조금 직전에 위치하도록 반사면(RPa)의 각도로 설정된 순간에, 도 17의 빔 수광부(60b)로부터의 원점 신호(SZn)는 원점 시각(Tog)이 되도록 설정되어 있다. 이와 같이, 폴리곤 미러(PM)가 다른 반사면에서 묘화용 빔(LBn)과 원점 검출용 빔(Bga)을 반사하는 구성이라도, 제1 실시 형태와 같이, 보정된 원점 신호(SZn')를 생성하는 것에 의해서, 묘화 패턴의 개시점이 주주사 방향으로 편차를 가지는 것을 저감 할 수 있다.In the second modification, the origin detection beam Bga is projected on the reflection surface RPb immediately preceding the reflection surface RPa of the polygon mirror PM on which the imaging beam LBn is projected have. Therefore, in the case of the origin sensor as shown in Fig. 17, in a moment set at the angle of the reflecting surface RPa such that the spot light SP of the drawing beam LBn is positioned just before the drawing start point of the drawing line SLn , The origin signal SZn from the
[제2 실시 형태][Second Embodiment]
제2 실시 형태에서는, 도 1에 나타낸 회전 드럼(DR)의 외주면에 형성되어 있는 기준 패턴을, 묘화 유닛(Un)으로부터 투사되는 빔(LBn)의 스폿 광(SP)으로 주사하고, 기준 패턴으로부터 발생하는 반사광을 도 2에 나타낸 광 검출기(DTc)에서 검출한 광전 신호에 근거하여, 원점 신호(SZn)의 재현성이나 원점 간격 시간 ΔTma~ΔTmh(또는 도 14의 간격 시간 Tab~Tha)를 확인하거나, 지연 시간 Toa~Toh를 설정하거나 한다. 또한 회전 드럼(DR)의 외주면에 기준 패턴을 마련하고, 스폿 광(SP)으로 기준 패턴을 주사했을 때에 발생하는 정(正) 반사광을 묘화 유닛(Un) 내의 광 검출기(DTc)에서 검출하는 구성은, 예를 들면, 국제 공개 제2015/152217호 팜플렛에 개시되어 있다.In the second embodiment, the reference pattern formed on the outer peripheral surface of the rotary drum DR shown in Fig. 1 is scanned with the spot light SP of the beam LBn projected from the imaging unit Un, The reproducibility of the origin signal SZn or the origin interval time ΔTma to ΔTmh (or the interval time Tab to Tha in FIG. 14) is checked based on the photoelectric signal detected by the photodetector DTc shown in FIG. 2 , And the delay times Toa to Toh are set. A configuration in which a reference pattern is provided on the outer circumferential surface of the rotary drum DR and the positive reflected light generated when the reference pattern is scanned with the spot light SP is detected by the photodetector DTc in the imaging unit Un, For example, in International Publication No. 2015/152217 pamphlet.
도 18은, 회전 드럼(DR)의 외주면에 형성된 라인&스페이스 모양의 기준 패턴(PTL1, PTL2)을, 스폿 광(SP)으로 주사했을 때에 광 검출기(DTc)로부터 발생하는 광전 신호(Sv)의 파형의 일례를 나타내는 도면이다. 기준 패턴(PTL1)은, 스폿 광(SP)의 주주사 방향의 선폭이 20㎛이며 부주사 방향으로 연장된 저(低)반사율의 선 모양 패턴이고, 기준 패턴(PTL2)은, 주주사 방향의 선폭이 20㎛이며 부주사 방향으로 연장된 고(高)반사율의 선 모양 패턴이다. 이러한 기준 패턴(PTL1, PTL2)을 스폿 광(SP)으로 주사하면, 기준 패턴(PTL1)으로부터 발생하는 정 반사광의 강도는 낮고, 기준 패턴(PTL2)으로부터 발생하는 정 반사광의 강도는 높아진다. 기준 패턴(PTL1, PTL2)으로부터의 정 반사광은, fθ 렌즈계(FT)가 텔레센트릭이기 때문에, 도 2의 묘화용 빔(LBn)의 광로를 역으로 진행하여, 편광 빔 스플리터(BS1)까지 도달한다. 도 2에서는 도시를 생략했지만, 편광 빔 스플리터(BS1)를 투과한 정 반사광(빔(LBn)과 동일한 평행 광속)을 광 검출기(DTc)에 집광하는 집광 렌즈가 마련된다. 그것에 의해서, 기판(P) 또는 회전 드럼(DR)의 외주면은 광 검출기(DTc)의 수광면과 공역이 되고, 광 검출기(DTc)의 수광면에는, 기준 패턴(PTL1, PTL2) 상에 투사되는 스폿 광(SP)의 공역상(像)이 형성된다. 따라서, 광 검출기(DTc)로부터의 신호(Sv)는, 스폿 광(SP)이 기준 패턴(PTL1)을 투사하고 있는 동안은 저레벨이 되며, 기준 패턴(PTL2)을 투사하고 있는 동안은 고레벨이 된다.18 is a graph showing the relationship between the photoelectric signals Sv generated from the photodetector DTc when the reference patterns PTL1 and PTL2 in the form of lines and spaces formed on the outer circumferential surface of the rotary drum DR are scanned with the spotlight SP Fig. The reference pattern PTL1 is a line pattern in which the line width of the spot light SP in the main scanning direction is 20 占 퐉 and extends in the sub scanning direction and the reference pattern PTL2 has a line width in the main scanning direction 20 占 퐉 and is a linear pattern of high reflectance extending in the sub-scanning direction. When the reference patterns PTL1 and PTL2 are scanned with the spotlight SP, the intensity of the regularly reflected light generated from the reference pattern PTL1 is low and the intensity of the regularly reflected light generated from the reference pattern PTL2 is high. Since the f? Lens system FT is telecentric, the regularly reflected light from the reference patterns PTL1 and PTL2 travels back to the optical path of the imaging beam LBn in Fig. 2 and reaches the polarization beam splitter BS1 do. Although not shown in Fig. 2, a condenser lens for converging the regularly reflected light (parallel beam equivalent to the beam LBn) transmitted through the polarizing beam splitter BS1 onto the photodetector DTc is provided. Thereby, the outer peripheral surface of the substrate P or rotary drum DR becomes conjugate with the light receiving surface of the photodetector DTc, and the light receiving surface of the photodetector DTc is projected onto the reference patterns PTL1 and PTL2 A conjugate image of the spot light SP is formed. Therefore, the signal Sv from the photodetector DTc becomes low level while the spotlight SP is projecting the reference pattern PTL1, and becomes high level while projecting the reference pattern PTL2 .
광 검출기(DTc)로부터의 신호(Sv)의 파형 변화를, 스폿 광(SP)을 펄스 발광시키고 있는 광원 장치(LS)로부터의 클록 신호(CLK), 또는 클록 신호(CLK)를 체배(遞倍)한 샘플링 클록 신호로 디지털 변환하여 기억하여 해석하는 것에 의해서, 원점 신호(SZn)의 원점 시각(Tog)(또는 보정된 원점 신호(SZn')의 원점 시각(Tog'))을 기준으로 한 스폿 광(SP)의 주사 위치에 근거하여, 기준 패턴(PTL1, PTL2)의 부주사 방향으로 연장된 엣지 위치를 계측할 수 있다.The waveform change of the signal Sv from the photodetector DTc is multiplied by the clock signal CLK or the clock signal CLK from the light source unit LS which makes the spot light SP pulse- ) Of the origin signal SZn is digitally converted into a sampling clock signal and stored and analyzed so that a spot based on the origin time Tog of the origin signal SZn (or the origin time Tog 'of the corrected origin signal SZn' The edge positions extending in the sub-scan direction of the reference patterns PTL1 and PTL2 can be measured based on the scan position of the light SP.
도 19는, 광 검출기(DTc)로부터의 신호(Sv)의 파형을 디지털 샘플링하는 회로 구성의 일례를 나타내고, 신호(Sv)를 입력하고 샘플링 클록 신호(CLK2)에 응답하여 신호(Sv)의 레벨을 디지털 변환하는 A/D 변환부(240), 광원 장치(LS)로부터의 클록 신호(CLK)의 주파수 Fa를 2배로 체배한 샘플링 클록 신호(이하, 간단하게 '클록 신호'라고 함)(CLK2)를 발생하는 체배부(241), A/D 변환부(240)에서 디지털 변환된 데이터를 클록 신호(CLK2)에 응답하여 기억하는 파형 기억부(메모리부)(242), 보정된 원점 신호(SZn')와 클록 신호(CLK2)에 근거하여, 파형 기억부(242)에 데이터를 기억할 때의 메모리 어드레스값을 생성하는 어드레스 생성부(244)와, 파형 기억부(242)에 기억된 신호(Sv)의 파형 데이터를 읽어 내어 해석하는 CPU를 포함하는 파형 해석부(246)로 구성된다. 파형 해석부(246)에서 해석된 정보는 도 6의 묘화 제어 장치(200)로 보내지고, 원점 신호(SZn')의 재현성(3σ값)이나 간격 시간 Tab~Tha의 확인, 혹은 지연 시간 Toa~Toh의 수정에 사용된다.19 shows an example of a circuit configuration for digitally sampling the waveform of the signal Sv from the photodetector DTc and receives a signal Sv and outputs the level of the signal Sv in response to the sampling clock signal CLK2. A sampling clock signal (hereinafter, simply referred to as a clock signal) CLK2 (hereinafter simply referred to as a "clock signal") obtained by multiplying the frequency Fa of the clock signal CLK from the light source unit LS by two, A waveform storage section (memory section) 242 for storing the digitally converted data in the A /
도 20은, 도 19의 회로 구성을 이용하여, 원점 신호(SZn')(또는 원점 신호(SZn))의 원점 시각(Tog')(또는 원점 시각(Tog))의 발생 타이밍의 편차를 계측하는 일례를 나타내는 타임 차트이다. 본 실시 형태에서는, 회전 드럼(DR)의 외주면에서, 확인해야 할 묘화 유닛(Un)의 묘화 라인(SLn)의 주사 개시점의 부근에 대응한 부주사 방향(Y방향)의 위치에, 도 16과 같은 기준 패턴(PTL1, PTL2)이 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 묘화 라인(SLn) 상에 기준 패턴(PTL1, PTL2)이 위치하도록, 회전 드럼(DR)의 회전 각도를 설정하여 정지시킨다.20 uses the circuit configuration of Fig. 19 to measure the deviation of the generation timing of the origin time Tog '(or the origin time Tog) of the origin signal SZn' (or the origin signal SZn) It is a time chart showing an example. In this embodiment, on the outer circumferential surface of the rotary drum DR, at the position in the sub-scanning direction (Y direction) corresponding to the vicinity of the scanning start point of the drawing line SLn of the drawing unit Un to be checked, Reference patterns PTL1 and PTL2 are formed. In the present embodiment, the rotation angle of the rotary drum DR is set and stopped such that the reference patterns PTL1 and PTL2 are positioned on the drawing line SLn.
도 20과 같이, 보정 원점 신호(SZn')의 원점 시각(Tog')으로부터 일정한 지연 시간 ΔTD의 직후에, 도 6에 나타낸 광원 장치(LS)로부터의 빔(LB)이 발진 주파수 Fa로 펄스 발진되어, 묘화가 개시되는 것으로 한다. 또한, 빔(LB)의 펄스 발진의 직전에, 대상이 되는 묘화 유닛(Un)에 대응한 선택용 광학 소자(OSn)도 온 상태가 된다. 선택용 광학 소자(OSn)가 온 상태가 되어 빔(LB)이 대상의 묘화 유닛(Un)에 빔(LBn)으로서 공급되는 기간은, 빔(LBn)의 스폿 광(SP)이 기준 패턴(PTL1, PTL2)을 횡단하는 범위로 설정된다. 그 온 상태 동안, 광원 장치(LS)로부터의 빔(LB)이 주파수 Fa로 연속 발진한다. 지연 시간 ΔTD의 직후부터 스폿 광(SP)이 회전 드럼(DR)의 표면을 주사하면, 광 검출기(DTc)로부터의 광전 신호(Sv)는 도 20과 같은 파형으로 레벨 변화한다. 어드레스 생성부(244)는, 원점 시각(Tog')으로부터 지연 시간 ΔTu 후의 시각 Tu1으로부터, 클록 신호(CLK2)의 클록 펄스에 응답하여 점차 인크리먼트(increment)되는 어드레스값을 생성하고, 파형 기억부(242)는 지정된 어드레스값에, A/D 변환부(240)로부터의 디지털값(신호(Sv)의 레벨에 따른 값)을 차례로 기억한다. 여기서, 지연 시간 ΔTu는, ΔTu>ΔTD로 설정됨과 아울러, 스폿 광(SP)이 기준 패턴(PTL1, PTL2)에 이르기 전까지의 시간으로 설정된다.20, the beam LB from the light source device LS shown in Fig. 6 immediately after the constant delay time? TD from the origin time Tog 'of the correction origin signal SZn' And drawing is started. Also, immediately before the pulse oscillation of the beam LB, the selection optical element OSn corresponding to the rendering unit Un to be the object also becomes on-state. A period during which the optical element for selection OSn is turned on and the beam LB is supplied to the object drawing unit Un as the beam LBn is determined by the fact that the spot light SP of the beam LBn is reflected by the reference pattern PTL1 , PTL2). During the ON state, the beam LB from the light source device LS continuously oscillates at the frequency Fa. When the spotlight SP scans the surface of the rotary drum DR immediately after the delay time? TD, the photoelectric signal Sv from the photodetector DTc changes in level to the waveform shown in Fig. The
어드레스 생성부(244)와 파형 기억부(242)에 의해서, 시각 Tu1로부터 시각 Tu2까지의 일정 시간, 즉 스폿 광(SP)이 기준 패턴(PTL1, PTL2)을 포함하는 거리를 주사하는 기간 동안, 신호(Sv)의 파형 데이터가 클록 신호(CLK2)의 시간 분해능으로 파형 기억부(242)에 기억된다. 이상과 같은 파형 기억의 동작은, 폴리곤 미러(PM)의 지정된 1개의 반사면(RP)(예를 들면, RPa)에 의해서 빔(LBn)이 주사될 때마다 필요한 횟수분 행하여지고, 파형 기억부(242)에는, 폴리곤 미러(PM)의 동일한 반사면(RP)에 의해서 주사된 스폿 광(SP)에 의해서 발생한 광전 신호(Sv)의 시각 Tu1으로부터 시각 Tu2에 걸치는 파형 데이터가 복수 기억된다. 파형 해석부(246)는, 기억된 복수의 파형 데이터를 해석하여, 원점 신호(SZn')의 원점 시각(Tog')의 재현성이, 소정의 규격 내에 있는지 여부를 확인한다. 그를 위해서, 파형 해석부(246)는, 신호(Sv)의 파형 변화 중에서, 기준 패턴(PTL1, PTL2)의 각 엣지 위치에 대응하여 상승하거나, 강하하거나 하는 위치(어드레스 위치)를 특정하고, 각 기준 패턴(PTL1)(저반사율)의 중점 위치를 구하고, 또한 그러한 중점 위치의 평균 위치(CTu)(어드레스 위치)를 구한다. 파형 기억부(242)에 기억되는 1개의 파형 데이터의 어드레스값은, 클록 신호(CLK2)의 클록 펄스에 대응하고 있으므로, 시각 Tu1으로부터 평균 위치 CTu까지의 시간은, 클록 신호(CLK2)의 주기와 시각 Tu1로부터 평균 위치(CTu)까지의 어드레스 수와의 곱에 의해서 환산할 수 있고, 원점 신호(SZn')의 원점 시각(Tog')으로부터 평균 위치(CTu)까지의 시간 ΔTPc가 산정된다. 파형 해석부(246)는, 이러한 해석이 기억된 복수의 파형 데이터 각각에 대해 행하여 복수의 시간 ΔTPc를 산정한다. 파형 해석부(246)는, 산정된 복수의 시간 ΔTPc의 편차의 표준 편차값 σ로부터 3σ값을 구하고, 그 3σ값을 묘화 제어 장치(200)에 보낸다.The
또한, 폴리곤 미러(PM)의 각 반사면(RPa~RPh)에 대응하여 발생하는 보정 원점 신호(SZn')의 원점 시각(Tog')의 간격 시간 Tab~Tha 각각이, 기준 시간 Tsr'에 보정되고 있는지 여부를 확인하기 위해서는, 도 19의 회로 구성에 클록 신호(CLK2)를 계수하는 카운터 회로를 부가하고, 예를 들면, 보정 원점 신호(SZn') 중에서, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RPa)에 대응하여 발생하는 원점 시각(Tog')과 반사면(RPa)의 다음의 반사면(RPb)에 대응하여 발생하는 원점 시각(Tog')과의 간격 시간을 복수회 계측하여, 그 평균값을 구하여 묘화 제어 장치(200)에 보낸다. 다른 반사면 사이의 간격 시간에 대해서도 마찬가지로 계측하고, 구한 간격 시간의 평균값을 묘화 제어 장치(200)에 보낸다. 묘화 제어 장치(200)는, 보내져 오는 간격 시간 Tab~Tha 각각이 기준 시간 Tsr'에 대해서 허용 범위 내인지 여부를 확인하고, 허용 범위 이상의 오차를 가지고 있었을 경우에는, 도 16의 시프트 레지스터(212)에 세트하는 지연 시간 ΔToa~ΔToh를 수정한다.Each of the time intervals Tab to Tha of the origin time Tog 'of the correction origin signal SZn' generated corresponding to each of the reflection surfaces RPa to RPh of the polygon mirror PM is corrected to the reference time Tsr ' A counter circuit for counting the clock signal CLK2 is added to the circuit configuration of Fig. 19, and a counter circuit for counting the clock signal CLK2 is added to the reflection origin signal SZn 'of the reflection surface of the polygon mirror PM And the origin time (Tog ') generated corresponding to the next reflection surface (RPb) of the reflection surface (RPa) are measured a plurality of times, and the average value And sends it to the
이상의 제2 실시 형태에 의하면, 보정된 원점 신호(SZn')(또는 보정전의 원점 신호(SZn))의 경시적인 변동에 의해서 발생하는 묘화 개시 위치의 편차를 억제할 수 있어, 장기적으로 안정된 정밀도로 패턴 묘화를 할 수 있다. 또한 본 실시 형태에서는, 회전 드럼(DR)의 외주면에 형성된 기준 패턴(PTL1, PTL2)을 이용하여, 원점 신호(SZn')의 재현성이나 간격 시간 Tab~Tha를 확인했지만, 기판(P)에 마련한 기준 패턴(PTL1, PTL2)을 검출하도록 해도 된다. 또한, 기준 패턴(PTL1, PTL2)이 형성된 매엽(枚葉)의 기준 시트(예를 들면, 두께가 기판(P)과 동등하고 가요성을 가지며, 변형이 적은 극박의 유리 시트나 스테인레스 시트 등)를 회전 드럼(DR)의 둘레로 감아 고정해도 된다.According to the second embodiment as described above, it is possible to suppress the deviation of the imaging start position caused by the temporal variation of the corrected origin signal SZn '(or the origin signal SZn before correction), and the long- Pattern drawing can be performed. In this embodiment, the reproducibility and the interval time Tab to Tha of the origin signal SZn 'are checked using the reference patterns PTL1 and PTL2 formed on the outer peripheral surface of the rotary drum DR. The reference patterns PTL1 and PTL2 may be detected. In addition, a reference sheet (for example, a glass sheet, a stainless sheet, or the like having a thickness equal to that of the substrate P, which is flexible and has little deformation) having the reference patterns PTL1 and PTL2 formed thereon, May be wound around the rotary drum DR and fixed.
[제3 실시 형태][Third embodiment]
도 21은, 제3 실시 형태에 의한 보정 원점 신호(SZn')(혹은, 보정전의 원점 신호(SZn))의 정밀도를 검정하기 위한 테스트 노광의 방법을 설명하는 도며이며, 본 실시 형태에서는, 대상이 되는 1개의 묘화 유닛(Un)에 의해서, 감광층이 형성된 기판(P) 상에, 복수의 직사각 형상의 테스트 패턴(Tpt)을 주주사 방향과 부주사 방향으로 매트릭스 모양으로 배치하여 노광한다. 단, 본 실시 형태에서는, 부주사 방향으로 늘어 놓은 복수의 테스트 패턴(Tpt) 중, 열(MPa)에서 노광되는 테스트 패턴(Tpt)은, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RPa)만에 의해 묘화되도록 제어되고, 열(MPb)에서 노광되는 테스트 패턴(Tpt)은, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RPb)만에 의해 묘화되도록 제어된다. 이하 마찬가지로 열(MPc~MPh) 각각에서 노광되는 테스트 패턴(Tpt)은, 각각 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RPc~RPh)의 어느 하나에 의해 묘화되도록 제어된다. 즉, 각 테스트 패턴(Tpt)이, 폴리곤 미러(PM)의 1회전 중에 지정된 1개의 반사면에서만 반사된 빔(LBn)의 스폿 광(SP)에 의해 노광되도록, 기판(P)은 통상 노광시의 반송 속도의 1/8의 속도로 보내어 진다. 또한 열(MPa~MPh) 내에서 주주사 방향으로 복수의 테스트 패턴(Tpt)을 배치하는 것은 반드시 필요하지 않지만, 스폿 광(SP)이 주사되는 묘화 라인(SLn)의 주주사 방향의 위치(영역)마다의 테스트 패턴(Tpt)의 형상 변화를 확인하기 위해 배치된다.21 is a diagram for explaining a method of test exposure for checking the accuracy of the correction origin signal SZn '(or the origin signal SZn before correction) according to the third embodiment. In this embodiment, A plurality of rectangular test patterns Tpt are arranged in a main scanning direction and a sub scanning direction in a matrix form and exposed on the substrate P on which the photosensitive layer is formed by one drawing unit Un. However, in the present embodiment, among the plurality of test patterns Tpt arranged in the sub-scan direction, the test pattern Tpt exposed in the column MPa is formed only by the reflection surface RPa of the polygon mirror PM The test pattern Tpt which is controlled to be imaged and exposed in the column MPb is controlled to be imaged only by the reflecting surface RPb of the polygon mirror PM. Likewise, the test pattern Tpt exposed in each of the columns MPc to MPh is controlled to be imaged by any one of the reflection surfaces RPc to RPh of the polygon mirror PM. That is to say, each of the test patterns Tpt is exposed by the spot light SP of the beam LBn reflected by only one reflection surface designated during one rotation of the polygon mirror PM, At a speed of 1/8 of the conveying speed of the conveying belt. Although it is not absolutely necessary to dispose a plurality of test patterns Tpt in the main scanning direction in the rows MPa to MPh, it is also possible to arrange the plurality of test patterns Tpt in the main scanning direction (Tpt) of the test pattern (Tpt).
테스트 노광되는 기판(P)은, 신축이 적은 매엽의 PEN 필름이나, 극박의 유리 시트나 스테인레스 시트를 회전 드럼(DR)의 외주면에 깨끗하게 붙인 것으로 해도 된다. 테스트 노광된 기판(P)는 현상 처리, 혹은 에칭 처리를 행한 후, 테스트 패턴(Tpt)의 부주사 방향으로 연장한 엣지부(Ef, Et)의 형성 상태를 검사 장치 등으로 확대 관찰한다. 테스트 패턴(Tpt)의 엣지부(Ef, Et)가, 예를 들면, 도 13과 같이 편차를 가지고 있는 경우에는, 그 테스트 패턴(Tpt)을 묘화한 폴리곤 미러(PM)의 반사면에 대응한 보정 원점 신호(SZn')의 원점 시각(Tog')의 재현성이 열화되어 있는 것이 된다.The substrate P to be test exposed may be cleanly attached to the outer circumferential surface of the rotary drum DR with a sheet PEN film having a small expansion or contraction or an ultra thin glass sheet or stainless steel sheet. After the test-exposed substrate P is subjected to development processing or etching treatment, the state of formation of the edge portions Ef and Et extending in the sub-scan direction of the test pattern Tpt is magnified and observed by an inspection apparatus or the like. When the edge portions Ef and Et of the test pattern Tpt have deviations as shown in Fig. 13, for example, the edge portions Ef and Et of the test pattern Tpt corresponding to the reflection surface of the polygon mirror PM, The reproducibility of the origin time Tog 'of the correction origin signal SZn' is deteriorated.
또한, 도 21과 같이, 폴리곤 미러(PM)의 8개의 반사면(RPa~RPh) 각각에 의해 묘화된 테스트 패턴(Tpt)의 8개의 열(MPa~MPh)의 세트는, 부주사 방향으로 반복하여 형성된다. 그리고, 예를 들면, 제1 열(MPa) 중의 제1 테스트 패턴(Tpt)의 중심 위치와, 제1 열(MPa)로부터 부주사 방향으로 떨어진 제2 열(MPa) 중으로서 제1 테스트 패턴(Tpt)과 주주사 방향에 관해서 동일한 위치에 있는 제2 테스트 패턴(Tpt)의 중심 위치를 잇는 직선(Lcc)을 특정하고, 이 직선(Lcc)에 따라서 부주사 방향으로 늘어 놓은 테스트 패턴(Tpt) 각각의 엣지부(Ef, Et) 사이의 중심 위치와, 직선(Lcc)과의 주주사 방향의 위치 오차 ΔYtt를 계측한다. 그들 위치 오차 ΔYtt는, 보정 원점 신호(SZn')에 있어서의 간격 시간 Tab~Tha 각각이 기준 시간 Tsr'로 정밀하게 조정되어 있는 경우, 거의 동일한 양이 된다. 그렇지만, 열(MPb~MPh) 중에서, 계측된 위치 오차 ΔYtt에 편차가 생기고 있는 경우, 간격 시간 Tab~Tha의 기준 시간 Tsr'로의 보정이 어긋나져 왔던 것을 의미한다. 즉, 보정전의 원점 신호(SZn)에 있어서의 간격 시간 Tab~Tha이 변동한 것이 된다. 그들 위치 오차 ΔYtt를 분석하는 것에 의해서, 간격 시간 Tab~Tha의 변동을 추정할 수 있으므로, 묘화 제어 장치(200)는, 지연 시간 Toa~Toh를 수정하여 시프트 레지스터(212)에 설정한다.21, the set of eight columns MPa to MPh of the test pattern Tpt drawn by each of the eight reflective surfaces RPa to RPh of the polygon mirror PM is repeated in the sub- . For example, the center position of the first test pattern (Tpt) in the first row (MPa) and the second row (MPa) in the sub-scan direction from the first row (MPa) Tpt) and the center position of the second test pattern (Tpt) at the same position with respect to the main scanning direction are specified and the test patterns (Tpt) arranged in the sub-scanning direction in accordance with the straight line (Lcc) And the positional error? Ytt in the main scanning direction between the center position between the edge portions Ef and Et and the straight line Lcc is measured. The position error? Ytt becomes substantially the same when each of the interval times Tab to Tha in the correction origin signal SZn 'is precisely adjusted to the reference time Tsr'. However, when there is a deviation in the measured position error? Ytt among the rows (MPb to MPh), it means that the correction to the reference time Tsr 'of the interval times Tab to Tha has deviated. That is, the interval times Tab to Tha in the origin signal SZn before the correction are changed. Since the variation of the interval time Tab to Tha can be estimated by analyzing the position error? Ytt, the
이상, 본 실시 형태에 의하면, 폴리곤 미러(PM)의 하나의 반사면만에 의해 기판(P) 상에 노광되는 패턴(테스트 패턴)을 검사하고 있으므로, 보정 원점 신호(SZn')(또는 보정전의 원점 신호(SZn))의 반사면(RPa~RPh) 각각에 대응하여 발생하는 원점 시각(Tog')(또는 원점 시각(Tog))의 재현성을 확인할 수 있다. 또한 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RPa~RPh)의 사이의 간격 시간 Tab~Tha의 편차의 변화도 확인할 수 있다.As described above, according to the present embodiment, since the pattern (test pattern) exposed on the substrate P is inspected by only one reflection surface of the polygon mirror PM, the correction origin signal SZn '(or the origin It is possible to confirm the reproducibility of the origin time Tog '(or the origin time Tog) generated corresponding to each of the reflection surfaces RPa to RPh of the signal SZn. It is also possible to confirm a change in the deviation of the interval time Tab to Tha between the reflection surfaces RPa to RPh of the polygon mirror PM.
[제3 실시 형태의 변형예][Modifications of Third Embodiment]
도 21과 같이 테스트 노광을 행하는 경우, 회전 드럼(DR)은 소정의 속도(통상의 속도의 1/8)로 정밀하게 회전시키는 것이 필요하지만, 테스트 노광 중에, 회전 드럼(DR)이 중심축(AXo)의 연장하는 방향(주주사 방향)으로 미소 변위하지 않도록 하는 것도 필요하다. 그렇지만, 회전 드럼(DR)의 주주사 방향의 위치 변동을, 미크론 오더 혹은 서브 미크론 오더로 억제하는 것은 어렵다.21, it is necessary to rotate the rotary drum DR precisely at a predetermined speed (1/8 of the normal speed), but during the test exposure, the rotary drum DR is rotated about the center axis AXo in the main scanning direction. However, it is difficult to suppress the fluctuation of the position of the rotary drum DR in the main scanning direction to a micron order or a submicron order.
그래서, 본 변형예에서는, 도 22에 나타내는 것과 같이, 회전 드럼(DR)의 외주면 중 중심축(AXo)이 연장하는 방향의 단부에, 둘레 방향으로 연속한 선 모양의 기준 패턴(PTL3)을 마련한다. 또한, 홀수번의 묘화 라인(SL1, SL3, SL5)의 Y축 방향(주주사 방향)의 연장선 상에 설정되며, 기준 패턴(PTL3)을 검출하는 검출 영역(Axv)을 구비한 패턴 검출기(DXa)와, 짝수번의 묘화 라인(SL2, SL4, SL6)의 Y축 방향(주주사 방향)의 연장선 상에 설정되며, 기준 패턴(PTL3)을 검출하는 검출 영역(Axv)를 구비한 패턴 검출기(DXb)를 마련한다. 패턴 검출기(DXa, DXb)는, 선 모양의 기준 패턴(PTL3)의 검출 영역(Axv) 내에서의 Y축 방향의 미소 변위를, 서브 미크론 오더로 수시 계측할 수 있다. 또한, 회전 드럼(DR)의 외주면에 기준 패턴(PTL3)이 마련되어 있지 않는 경우에는, 회전 드럼(DR)의 중심축(AXo)이 연장하는 방향의 단면부에, 중심축(AXo)과 직교하는 기준 평면을 형성하고, 그 기준 평면의 Y축 방향의 변위를, 정전 용량식, 혹은 광학식의 비접촉인 갭 센서(리니어 센서)(GSa, GSb)로 계측하여도 된다. 갭 센서(GSa)의 계측 위치는, 중심축(AXo)과 직교 하는 XZ면 내에서 보았을 때, 홀수번의 묘화 라인(SL1, SL3, SL5)의 방위와 동일하게 설정되며, 갭 센서(GSb)의 계측 위치는, XZ면 내에서 보았을 때, 짝수번의 묘화 라인(SL2, SL4, SL6)의 방위와 동일하게 설정된다.22, a linear reference pattern PTL3 continuous in the circumferential direction is provided at an end portion of the outer circumferential surface of the rotary drum DR in the direction in which the central axis AXo extends, do. The pattern detector DXa which is set on an extension line of the odd number of drawing lines SL1, SL3 and SL5 in the Y axis direction (main scanning direction) and has a detection area Axv for detecting the reference pattern PTL3 , A pattern detector DXb provided on an extension line of an even number of drawing lines SL2, SL4 and SL6 in the Y axis direction (main scanning direction) and having a detection area Axv for detecting the reference pattern PTL3 do. The pattern detectors DXa and DXb can frequently measure minute displacements in the Y-axis direction in the detection area Axv of the linear reference pattern PTL3 with a submicron order. When the reference pattern PTL3 is not provided on the outer circumferential surface of the rotary drum DR, the cross section of the rotary drum DR in the direction in which the central axis AXo extends is perpendicular to the central axis AXo The displacement of the reference plane in the Y-axis direction may be measured by a gap sensor (linear sensor) GSa or GSb which is a non-contact type of capacitance or optical. The measurement position of the gap sensor GSa is set equal to the orientation of the odd number of drawing lines SL1, SL3 and SL5 in the XZ plane orthogonal to the central axis AXo, The measurement position is set equal to the orientation of the even-numbered drawing lines SL2, SL4, and SL6 in the XZ plane.
도 21과 같은 테스트 노광을 실시할 때, 부주사 방향으로 배열되는 복수의 테스트 패턴(Tpt) 각각을 노광했을 때의 회전 드럼(DR)(기판(P))의 Y축 방향의 위치 변위의 값을, 패턴 검출기(DXa, DXb), 혹은 갭 센서(GSa, GSb)로 계측하여, 예를 들면, 묘화 제어 장치(200)에 기억시켜 둔다. 그리고, 기판(P)에 매트릭스 모양으로 노광된 테스트 패턴(Tpt)의 위치 관계를 검사 장치 등으로 계측할 때에는, 기억한 위치 변위의 값으로, 테스트 패턴(Tpt)의 Y방향(주주사 방향)의 계측값을 보정한다. 이것에 의해서, 테스트 노광시에 생기는 회전 드럼(DR)(기판(P))의 Y축 방향으로의 미소한 위치 변동에 의한 오차를 상쇄하여, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RPa~RPh) 각각에 대응하여 발생하는 보정 원점 신호(SZn')(또는 보정전의 원점 신호(SZn))의 재현성을 고정밀도로 검사할 수 있고, 또한 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RPa~RPh)의 사이의 원점 간격 시간 Tab~Tha의 편차의 변화도 고정밀도로 검사할 수 있다.The value of the positional displacement in the Y-axis direction of the rotary drum DR (substrate P) when each of the plurality of test patterns Tpt arranged in the sub-scan direction is exposed when the test exposure is performed as shown in Fig. Is measured by the pattern detectors DXa and DXb or the gap sensors GSa and GSb and stored in the
[제4 실시 형태][Fourth Embodiment]
도 23은, 제4 실시 형태에 의한 회전 드럼(DR)의 부분 단면을 나타내는 도면이다. 본 실시 형태에서는, 회전 드럼(DR)의 외주면의 일부에 작은 개구부(50J)(오목부라도 됨)를 마련하고, 거기에 도 5에서 나타낸 것과 같은 광전 변환 소자(DTo)를, 수광면(PD1, PD2)이 묘화 유닛(Un)로부터의 묘화용 빔(LBn)을 수직하게 수광하도록 마련한다. 본 실시 형태는, 앞의 도 20에서 설명한 것과 같은 회전 드럼(DR)의 외주면의 기준 패턴(PTL1, PTL2)으로부터의 정 반사광을 검출하는 대신에, 회전 드럼(DR)에 마련된 광전 변환 소자(DTo)로 원점 검출용 빔(Bgb)(또는 묘화용 빔(LBn))을 직접 검출하고, 보정 원점 신호(SZn')(또는 보정전의 원점 신호(SZn))의 재현성이나 원점 간격 시간 Tab~Tha의 편차를 계측하는 것이다.Fig. 23 is a partial sectional view of the rotary drum DR according to the fourth embodiment. Fig. In this embodiment, a
앞의 도 3에 나타낸 제1 실시 형태에 있어서, 원점 검출 센서(렌즈계(GLb), 광전 변환 소자(DTo))는, 묘화용(가공용) 빔(LBn)과 다른 광원으로부터 투사되는 원점 검출용 빔(Bga)의 폴리곤 미러(PM)에서의 반사 빔(Bgb)을 광전 검출한다. 그렇지만, 도 3의 배치 관계에서, 폴리곤 미러(PM)의 반사면(RPa)이 RPa'의 각도 위치로 된 후, 반사면(RPa)에서 반사된 반사 빔(Bgb)은, fθ 렌즈계(FT)에 입사한다. fθ 렌즈계(FT)에 입사한 반사 빔(Bgb)은, 묘화용 빔(LBn)과 마찬가지로 fθ 렌즈계(FT)의 상면측(회전 드럼(DR)측)에 집광할 수 있다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 폴리곤 미러(PM)에 의해 주사되어, fθ 렌즈계(FT)에 입사한 원점 검출용 빔(Bga)의 반사 빔(Bgb)을, 도 23과 같이 회전 드럼(DR)에 마련한 광전 변환 소자(DTo)로 검출한다. 본 실시 형태에서는, 기판(P)이 회전 드럼(DR)에 의해 지지되어 있지 않은 상태, 또는 기판(P)의 투명 영역이 회전 드럼(DR)의 외주면에 의해 지지되어 있는 상태에 있어서, 회전 드럼(DR)에 마련한 광전 변환 소자(DTo)에 의한 계측이 행하여진다. 본 실시 형태에서는, 회전 드럼(DR)을 정지시킨 상태에서, 광전 변환 소자(DTo)는 원점 검출용 빔(Bgb)과 묘화용 빔(LBn) 모두를 수광할 수 있다. 이 경우, 도 23의 광전 변환 소자(DTo) 상을 횡단하는 묘화용 빔(LBn)의 주사 속도와 원점 검출용 빔(Bgb)의 주사 속도는 동일하게 된다. 그래서, 도 23의 광전 변환 소자(DTo)의 수광면의 중심 위치에, 원점 검출용 빔(Bgb)의 스폿 광이 위치한 순간의 시각과, 보정 원점 신호(SZn')의 원점 시각(Tog')(또는 보정전의 원점 신호(SZn)의 원점 시각(Tog))과의 사이의 간격 시간을, 예를 들면 도 19에 나타낸 것과 같은 체배화한 클록 신호(CCK)를 이용하여 계시함으로써, 보정 원점 신호(SZn')(또는 보정전의 원점 신호(SZn))의 정밀도(재현성, 원점 간격 시간 Tab~Tha의 편차)를 검사할 수 있다.In the first embodiment shown in FIG. 3, the origin detecting sensor (lens system GLb and photoelectric conversion element DTo) is provided with an origin detecting beam LBn projected from a light source different from the drawing (processing) And photoelectrically detects the reflected beam Bgb in the polygon mirror PM of the light source Bga. 3, after the reflecting surface RPa of the polygon mirror PM reaches the angular position of RPa ', the reflected beam Bgb reflected by the reflecting surface RPa is reflected by the f? Lens system FT, . the reflected beam Bgb incident on the f? lens system FT can be condensed on the upper surface side (the rotary drum DR side) of the f? lens system FT like the imaging beam LBn. Therefore, in the present embodiment, the reflected beam Bgb of the origin detecting beam Bga which is scanned by the polygon mirror PM and made incident on the f? Lens system FT is reflected on the rotary drum DR Is detected by the photoelectric conversion element DTo provided. In the present embodiment, in a state in which the substrate P is not supported by the rotary drum DR, or in a state in which the transparent region of the substrate P is supported by the outer peripheral surface of the rotary drum DR, The measurement is performed by the photoelectric conversion element DTo provided in the photodiode DR. In the present embodiment, the photoelectric conversion element DTo can receive both the origin detection beam Bgb and the imaging beam LBn while the rotary drum DR is stopped. In this case, the scanning speed of the imaging beam LBn traversing the photoelectric conversion element DTo of FIG. 23 becomes equal to the scanning speed of the origin detection beam Bgb. Therefore, the time at which the spot light of the origin detection beam Bgb is located and the origin time point Tog 'of the correction origin signal SZn' at the center position of the light receiving surface of the photoelectric conversion element DTo in FIG. (Or the origin time Tog of the origin signal SZn before correction) is displayed using the clock signal CCK obtained by sieving, for example, as shown in Fig. 19, (Reproducibility, deviation of the origin interval time Tab to Tha) of the reference signal SZn '(or the origin signal SZn before correction) can be checked.
Claims (23)
상기 회전 다면경의 상기 복수의 반사면 각각이 소정의 규정 각도로 될 때마다 원점 신호를 발생하는 원점 검출부와,
상기 복수의 반사면 각각에 대응하여 발생하는 상기 원점 신호의 시간적인 간격의 편차량에 따른 보정값에 의해서 보정한 보정 원점 신호를 생성하는 보정부를 구비하는 빔 주사 장치.A beam scanning apparatus for projecting a working beam on each of a plurality of reflecting surfaces of a rotary polygonal mirror rotating around a rotating shaft and scanning the working beam reflected by each of the plurality of reflecting surfaces via a main optical system on a workpiece,
An origin detecting section for generating an origin signal each time each of the plurality of reflection surfaces of the rotary polygonal mirror is at a predetermined prescribed angle;
And a correction unit that generates a correction origin signal corrected by a correction value according to a deviation of a time interval of the origin signal generated corresponding to each of the plurality of reflection planes.
상기 보정 원점 신호에 근거하여 상기 가공용 빔의 상기 피조사체로의 투사의 타이밍을 제어하는 제어부를 더 구비하는 빔 주사 장치.The method according to claim 1,
And a control unit for controlling the timing of projection of the processing beam onto the subject to be irradiated based on the correction origin signal.
상기 원점 신호의 시간적인 간격의 편차량을, 상기 회전 다면경의 회전 속도의 변동에 수반한 오차를 보정하여 산출하는 산출부를 더 구비하는 빔 주사 장치.The method according to claim 1 or 2,
Further comprising a calculating section for correcting the deviation of the time interval of the origin signal by correcting an error caused by the variation of the rotation speed of the rotary polygon mirror.
상기 원점 검출부는, 상기 회전 다면경의 반사면에 투사된 검출용 빔의 반사 빔을 수광하여 상기 원점 신호를 발생하는 광전 검출기와, 상기 검출용 빔의 상기 반사 빔을 상기 광전 검출기에 스폿으로서 집광시킴과 아울러, 상기 회전 다면경의 회전에 의해서 상기 광전 검출기를 횡단하는 상기 스폿의 주사 속도를, 상기 가공용 빔의 상기 피조사체 상에서의 주사 속도보다도 빠르게 하는 집광 광학계를 구비하는 빔 주사 장치.The method according to claim 1,
Wherein the origin detecting section comprises: a photoelectric detector for receiving the reflected beam of the detection beam projected onto the reflection surface of the rotary polygonal mirror to generate the origin signal; and a condenser for condensing the reflected beam of the detection beam as a spot on the photoelectric detector And a converging optical system that makes the scanning speed of the spot crossing the photoelectric detector by rotation of the rotary polygonal mirror to be higher than the scanning speed of the processing beam on the object to be irradiated.
상기 주사용 광학계는, 상기 회전 다면경의 상기 복수의 반사면 각각에서 반사된 상기 가공용 빔을 상기 피조사체 상에서 스폿으로 집광하는 굴절력을 가지며,
상기 집광 광학계는, 상기 주사용 광학계의 굴절력보다도 작은 굴절력을 가져 상기 검출용 빔의 상기 반사 빔을 집광하는 광학 소자를 포함하는 빔 주사 장치.The method of claim 4,
Wherein the scanning optical system has a refracting power for condensing the working beam reflected by each of the plurality of reflecting surfaces of the rotary polygonal mirror as a spot on the irradiated object,
Wherein the light converging optical system includes an optical element that has a refractive power smaller than the refractive power of the injection optical system and condenses the reflected beam of the detection beam.
상기 집광 광학계의 상기 광학 소자의 굴절력에 따른 초점 거리를, 상기 주사용 광학계의 굴절력에 따른 초점 거리보다도 길게 하는 빔 주사 장치.The method of claim 5,
Wherein the focal distance of the optical element in the light converging optical system in accordance with the refractive power is made longer than the focal distance in accordance with the refractive power of the injection optical system.
상기 집광 광학계는, 상기 검출용 빔이 상기 회전 다면경의 반사면에서 최초로 반사된 제1 반사 빔을, 상기 회전 다면경의 반사면을 향해서 반사하는 반사 광학 부재와, 상기 회전 다면경의 반사면에서 2회째에 반사된 제2 반사 빔을 입사하여, 상기 광전 검출기에 스폿으로서 집광하는 광학 소자를 포함하는 빔 주사 장치.The method of claim 4,
Wherein the light converging optical system includes a reflecting optical member for reflecting the first reflected beam that is first reflected from the reflecting surface of the rotating polygonal mirror toward the reflecting surface of the rotating polygonal mirror, And an optical element which condenses the second reflected beam reflected by the first reflecting mirror onto the photoelectric detector as a spot.
상기 보정부는, 상기 원점 신호의 발생 시각의 간격으로부터 구해지는 상기 회전 다면경의 1회전분에 대응한 주회 시간을, 상기 회전 다면경의 반사면의 수로 나눈 기준 간격 시간을 이용하여, 상기 편차량에 대응한 보정값을 설정하는 빔 주사 장치.The method according to any one of claims 4 to 7,
Wherein the correcting section corrects the deviation amount by using the reference interval time obtained by dividing the rounding time corresponding to one rotation of the rotary polygonal mirror obtained from the interval of the generation time of the origin signal by the number of reflection surfaces of the rotary polygonal mirror And sets a correction value.
상기 회전 다면경의 상기 복수의 반사면 각각이 소정의 규정 각도로 될 때마다 원점 신호를 발생하는 원점 검출부와,
상기 원점 신호의 발생으로부터 소정의 지연 시간 후를, 상기 묘화용 빔에 의한 패턴 묘화의 개시 시점으로서 설정하는 묘화 제어부와,
상기 복수의 반사면 각각이 상기 규정 각도로 되는 시간적인 간격의 편차에 따른 보정값에 의해서, 상기 묘화 제어부에서 설정되는 상기 지연 시간을, 상기 복수의 반사면마다 보정하는 보정부를 구비하는 패턴 묘화 장치.The imaging beam is projected onto each of a plurality of reflective surfaces of a rotary polygonal mirror rotating around the rotation axis and the imaging beam reflected by each of the plurality of reflective surfaces is scanned on the object to be projected via the main optical system, A pattern writing apparatus for drawing a pattern on an object to be developed,
An origin detecting section for generating an origin signal each time each of the plurality of reflection surfaces of the rotary polygonal mirror is at a predetermined prescribed angle;
A drawing control section for setting a time after a predetermined delay time from the generation of the origin signal as a start point of pattern drawing by the drawing beam,
And a correction unit that corrects the delay time set by the imaging control unit for each of the plurality of reflection planes by a correction value corresponding to a deviation of a time interval in which each of the plurality of reflection planes becomes the prescribed angle, .
상기 원점 검출부는, 상기 회전 다면경의 반사면에 투사된 검출용 빔의 반사 빔을 수광하여 상기 원점 신호를 발생하는 광전 검출기와, 상기 검출용 빔의 상기 반사 빔을 상기 광전 검출기에 스폿으로서 집광시킴과 아울러, 상기 회전 다면경의 회전에 의해서 상기 광전 검출기를 횡단하는 상기 스폿의 주사 속도를, 상기 묘화용 빔의 상기 피조사체 상에서의 주사 속도보다도 빠르게 하는 집광 광학계를 구비하는 패턴 묘화 장치.The method of claim 9,
Wherein the origin detecting section comprises: a photoelectric detector for receiving the reflected beam of the detection beam projected onto the reflection surface of the rotary polygonal mirror to generate the origin signal; and a condenser for condensing the reflected beam of the detection beam as a spot on the photoelectric detector And a converging optical system for making the scanning speed of the spot crossing the photoelectric detector by the rotation of the rotary polygonal mirror to be higher than the scanning speed of the imaging beam on the object to be irradiated.
상기 주사용 광학계는, 상기 회전 다면경의 상기 복수의 반사면 각각에서 반사된 상기 묘화용 빔을 상기 피조사체 상에서 스폿으로 집광하는 굴절력을 가지며,
상기 집광 광학계는, 상기 주사용 광학계의 굴절력보다도 작은 굴절력을 가져 상기 검출용 빔의 상기 반사 빔을 집광하는 광학 소자를 포함하는 패턴 묘화 장치.The method of claim 10,
Wherein the scanning optical system has a refracting power for condensing the imaging beam reflected by each of the plurality of reflection surfaces of the rotary polygonal mirror as a spot on the irradiated object,
Wherein the light converging optical system includes an optical element that has a refractive power smaller than the refractive power of the injection optical system and condenses the reflected beam of the detection beam.
상기 집광 광학계의 상기 광학 소자의 굴절력에 따른 초점 거리를, 상기 주사용 광학계의 굴절력에 따른 초점 거리보다도 길게 하는 패턴 묘화 장치.The method of claim 11,
Wherein the focal distance of the optical element in the light converging optical system in accordance with the refractive power is made longer than the focal distance in accordance with the refractive power of the injection optical system.
상기 집광 광학계는, 상기 검출용 빔이 상기 회전 다면경의 반사면에서 최초로 반사된 제1 반사 빔을, 상기 회전 다면경의 반사면을 향해서 반사하는 반사 광학 부재와, 상기 회전 다면경의 반사면에서 2회째에 반사된 제2 반사 빔을 입사하여, 상기 광전 검출기에 스폿으로서 집광하는 광학 소자를 포함하는 패턴 묘화 장치.The method of claim 10,
Wherein the light converging optical system includes a reflecting optical member for reflecting the first reflected beam that is first reflected from the reflecting surface of the rotating polygonal mirror toward the reflecting surface of the rotating polygonal mirror, And an optical element which condenses the second reflected beam reflected by the first reflection beam onto the photoelectric detector as a spot.
상기 보정부는, 상기 원점 신호의 발생 시각의 간격으로부터 구해지는 상기 회전 다면경의 1회전분에 대응한 주회 시간을, 상기 회전 다면경의 반사면의 수로 나눈 기준 간격 시간을 이용하여, 상기 편차에 대응한 보정값을 설정하는 패턴 묘화 장치.The method according to any one of claims 10 to 13,
Wherein the correcting section corrects the deviation of the origin signal by using the reference interval time obtained by dividing the rounding time corresponding to one rotation of the rotary polygonal mirror obtained from the interval of the generation time of the origin signal by the number of reflection faces of the rotary polygonal mirror, And sets a correction value.
상기 회전 다면경의 상기 복수의 반사면 각각이 소정의 규정 각도로 될 때마다 원점 신호를 발생하는 원점 검출부와,
상기 원점 신호의 발생으로부터 소정의 지연 시간 후를, 상기 묘화용 빔에 의한 패턴 묘화의 개시 시점으로서 설정하는 묘화 제어부와,
상기 복수의 반사면 각각이 상기 규정 각도로 되는 시간적인 간격의 편차에 따른 보정값에 의해서, 상기 묘화 제어부에서 설정되는 상기 지연 시간을, 상기 복수의 반사면마다 보정하는 보정부와,
상기 지지 부재 또는 상기 기판에 형성된 기준 패턴을 상기 묘화용 빔에 의해 주사했을 때에 상기 기준 패턴으로부터 생기는 반사광의 발생 시점과, 상기 원점 신호의 발생 시점과의 사이의 시간을 계측하는 것에 의해서 상기 편차에 따른 보정값을 구하는 계측부를 구비하는 패턴 묘화 장치.The imaging beam is projected onto each of a plurality of reflective surfaces of a rotary polygonal mirror rotating around a rotation axis, and the imaging beam reflected by each of the plurality of reflective surfaces is scanned on a substrate supported on a supporting member via a main optical system A pattern writing device for writing a pattern on the substrate,
An origin detecting section for generating an origin signal each time each of the plurality of reflection surfaces of the rotary polygonal mirror is at a predetermined prescribed angle;
A drawing control section for setting a time after a predetermined delay time from the generation of the origin signal as a start point of pattern drawing by the drawing beam,
A correcting unit correcting the delay time set by the drawing control unit for each of the plurality of reflection planes by a correction value according to a deviation of a time interval in which each of the plurality of reflection planes becomes the prescribed angle,
Wherein when the reference pattern formed on the support member or the substrate is scanned by the imaging beam, a time between the generation time of the reflected light generated from the reference pattern and the generation time point of the origin signal is measured, And a measurement unit for obtaining a correction value according to the correction value.
상기 계측부는, 상기 기준 패턴으로부터 생기는 상기 반사광을, 상기 주사용 광학계와 상기 회전 다면경을 거쳐 수광하고, 상기 기준 패턴의 반사율의 변화에 따른 광전 신호를 출력하는 광전 검출기를 가지는 패턴 묘화 장치.16. The method of claim 15,
Wherein the metrology section has a photoelectric detector that receives the reflected light generated from the reference pattern through the main optical system and the rotary polygonal mirror and outputs a photoelectric signal corresponding to a change in the reflectance of the reference pattern.
상기 주사용 광학계는, 상기 묘화용 빔을 상기 기판 상에 스폿 광으로서 집광하고,
상기 묘화용 빔은, 상기 회전 다면경에 의한 상기 스폿 광의 주사 방향에 대해서 상기 스폿 광이 일부 중첩하는 주기로 펄스 발진하는 광원 장치로부터 공급되는 패턴 묘화 장치.18. The method of claim 16,
Wherein the scanning optical system condenses the imaging beam as spot light on the substrate,
Wherein the imaging beam is supplied from a light source device that performs pulse oscillation at a period in which the spot light partially overlaps with respect to the scanning direction of the spot light by the rotary polygon mirror.
상기 계측부는, 상기 광전 검출기로부터의 광전 신호의 파형 변화를, 상기 광원 장치의 펄스 발진의 주파수보다도 높은 주파수로 샘플링하는 파형 기억부를 가지는 패턴 묘화 장치.18. The method of claim 17,
Wherein the measuring section has a waveform storing section for sampling the waveform change of the photoelectric signal from the photoelectric detector at a frequency higher than a frequency of pulse oscillation of the light source device.
상기 회전 다면경의 상기 복수의 반사면 각각이 소정의 규정 각도로 될 때마다 원점 신호를 발생하는 원점 검출부와,
상기 원점 신호의 발생으로부터 소정의 지연 시간 후를, 상기 묘화용 빔에 의한 패턴 묘화의 개시 시점으로서 설정하는 묘화 제어부와,
상기 복수의 반사면 각각이 상기 규정 각도로 되는 시간적인 간격의 편차에 따른 보정값에 의해서, 상기 묘화 제어부에서 설정되는 상기 지연 시간을, 상기 복수의 반사면마다 보정하는 보정부와,
상기 지지 부재의 지지면의 일부에 마련된 광전 변환 소자를 가지며, 상기 광전 변환 소자가 상기 묘화용 빔에 의해 주사되었을 때에 얻어지는 광전 신호의 발생 시점과, 상기 원점 신호의 발생 시점과의 사이의 시간을 계측하는 것에 의해서 상기 편차에 따른 보정값을 구하는 계측부를 구비하는 패턴 묘화 장치.The imaging beam is projected onto each of a plurality of reflective surfaces of a rotary polygonal mirror rotating around a rotation axis, and the imaging beam reflected by each of the plurality of reflective surfaces is scanned on a substrate supported on a supporting member via a main optical system A pattern writing device for writing a pattern on the substrate,
An origin detecting section for generating an origin signal each time each of the plurality of reflection surfaces of the rotary polygonal mirror is at a predetermined prescribed angle;
A drawing control section for setting a time after a predetermined delay time from the generation of the origin signal as a start point of pattern drawing by the drawing beam,
A correcting unit correcting the delay time set by the drawing control unit for each of the plurality of reflection planes by a correction value according to a deviation of a time interval in which each of the plurality of reflection planes becomes the prescribed angle,
A time between a generation time point of a photoelectric signal obtained when the photoelectric conversion element is scanned by the imaging beam and a generation time point of the origin signal is set to And obtaining a correction value corresponding to the deviation by measuring the pattern.
상기 원점 검출부는, 상기 회전 다면경의 반사면에 투사된 검출용 빔의 반사 빔을 수광하여 상기 원점 신호를 발생하는 광전 검출기와, 상기 검출용 빔의 상기 반사 빔을 상기 광전 검출기에 스폿으로서 집광시킴과 아울러, 상기 회전 다면경의 회전에 의해서 상기 광전 검출기를 횡단하는 상기 스폿의 주사 속도를, 상기 묘화용 빔의 상기 기판 상에서의 주사 속도보다도 빠르게 하는 집광 광학계를 구비하는 패턴 묘화 장치.The pattern writing apparatus according to claim 19,
Wherein the origin detecting section comprises: a photoelectric detector for receiving the reflected beam of the detection beam projected onto the reflection surface of the rotary polygonal mirror to generate the origin signal; and a condenser for condensing the reflected beam of the detection beam as a spot on the photoelectric detector And a converging optical system for making the scanning speed of the spot across the photoelectric detector by rotation of the rotary polygonal mirror to be higher than the scanning speed of the imaging beam on the substrate.
상기 회전 다면경의 회전에 수반하여, 상기 묘화용 빔이 상기 주사용 광학계에 입사하기 전에, 상기 검출용 빔이 상기 주사용 광학계에 입사하도록 설정되며,
상기 지지 부재에 마련된 상기 광전 변환 소자는, 상기 주사용 광학계에 의해서 집광되는 상기 검출용 빔의 스폿을 수광하는 패턴 묘화 장치.The method of claim 20,
The detection beam is set to be incident on the scanning optical system before the imaging beam is incident on the scanning optical system as the rotary polygonal mirror rotates,
Wherein the photoelectric conversion element provided in the support member receives a spot of the detection beam condensed by the injection optical system.
상기 주사용 광학계는, 상기 묘화용 빔을 상기 기판 상에 스폿 광으로서 집광하고,
상기 묘화용 빔은, 상기 회전 다면경에 의한 상기 스폿 광의 주사 방향에 대해서 상기 스폿 광이 일부 중첩하는 주기로 펄스 발진하는 광원 장치로부터 공급되는 패턴 묘화 장치.23. The method of claim 21,
Wherein the scanning optical system condenses the imaging beam as spot light on the substrate,
Wherein the imaging beam is supplied from a light source device that performs pulse oscillation at a period in which the spot light partially overlaps with respect to the scanning direction of the spot light by the rotary polygon mirror.
상기 회전 다면경의 상기 복수의 반사면 각각이 소정의 규정 각도로 될 때마다 원점 검출부로부터 발생하는 원점 신호 중, 상기 회전 다면경의 특정의 반사면이 상기 규정 각도로 되었을 때에 발생하는 특정의 원점 신호에 응답하여, 상기 특정의 반사면에 의한 상기 스폿 광의 주주사 방향의 주사에 의해 검사용 패턴의 묘화를 행하도록 설정하는 단계와,
상기 회전 다면경의 회전에 의해서 반복 발생하는 상기 특정의 원점 신호의 간격 시간의 동안에, 상기 기판을 상기 스폿 광의 사이즈보다도 작은 거리만큼 상기 주주사 방향과 교차한 부주사 방향으로 이동시키면서 상기 검사용 패턴을 묘화하는 단계와,
상기 회전 다면경의 상기 특정의 반사면을 다르게 하여, 상기 설정하는 단계와 상기 묘화하는 단계를 반복하는 단계와,
상기 기판에 묘화된 상기 검사용 패턴의 형상, 또는 상기 주주사 방향의 배치의 편차를 계측하여 상기 원점 신호의 정밀도를 검사하는 단계를 포함하는 패턴 묘화 장치의 정밀도 검사 방법.A projection optical system for projecting the imaging beam onto each of a plurality of reflective surfaces of a rotating polygonal mirror rotating around the rotation axis and projecting the imaging beam reflected by each of the plurality of reflective surfaces onto a spot 1. A method of inspecting the accuracy of a pattern writing apparatus for condensing light and scanning the pattern in a main scanning direction,
Wherein a plurality of reflection surfaces of each of the plurality of reflection surfaces of the rotary polygonal mirror are set to a specific origin signal generated when a specific reflection surface of the rotary polygonal mirror reaches the prescribed angle, Setting the inspection pattern to be drawn by the scanning in the main scanning direction of the spot light by the specific reflection surface in response to the scanning,
Scanning the inspection pattern while moving the substrate in a sub-scanning direction crossing the main scanning direction by a distance smaller than the size of the spot light during an interval time of the specific origin signal repeatedly generated by rotation of the rotary polygonal mirror , ≪ / RTI &
Repeating the setting step and the drawing step with different specific reflection surfaces of the rotary polygonal mirror,
And measuring the shape of the inspection pattern drawn on the substrate or the deviation of the arrangement in the main scanning direction to check the precision of the origin signal.
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